Javaヒープ・Metaspace・Direct Memoryの違い【OOM原因を正しく理解する】

Javaのメモリ不足トラブルを調査していると、

• ヒープは空いているのにOOM
• Metaspace OOMで突然起動しなくなる
• Direct Memoryが原因でOSのOOM Killerが動く

といった現象に必ず遭遇します。

その原因の多くは、Javaのメモリ領域の違いを正しく理解していないことです。

Javaメモリは「ヒープだけ」ではない

まず前提として、

Javaプロセスが使うメモリ ＝ Javaヒープ

ではありません。

実際には、主に以下の領域があります。

• Java Heap（ヒープ）
• Metaspace
• Direct Memory（ヒープ外メモリ）

これらは役割・制御方法・OOMの出方が全て異なります。

① Javaヒープ（Heap）とは

役割

Javaヒープは、

• new で生成したオブジェクト
• アプリケーションデータ

が格納される、最も基本的なメモリ領域です。

制御方法

-Xms2g   # 初期ヒープサイズ
-Xmx4g   # 最大ヒープサイズ

OOMの種類

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

特徴

• GC（Garbage Collection）の対象
• サイズは明示的に制御可能
• 最も調整しやすい

② Metaspaceとは

役割

Metaspaceは、

• クラス情報
• メソッド定義
• リフレクション関連情報

を保持する領域です。

Java 8以降では、PermGenの代わりとして導入されました。

重要ポイント

Metaspaceはヒープではありません。

つまり、

• -Xmx の対象外
• OSの物理メモリを直接消費

します。

制御方法

-XX:MetaspaceSize=256m
-XX:MaxMetaspaceSize=512m

OOMの種類

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

典型的な原因

• 大量のクラスロード
• クラスローダリーク
• アプリの再デプロイ繰り返し

③ Direct Memory（ヒープ外メモリ）とは

役割

Direct Memoryは、

• NIO
• Netty
• Kafka / Elasticsearch クライアント

などが使用するネイティブメモリです。

Javaヒープを経由せず、 OSのメモリを直接確保します。

制御方法

-XX:MaxDirectMemorySize=512m

OOMの出方

JVM内部で発生する場合：

java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory

OS側で発生する場合：

• Javaログに何も残らない
• OOM Killerでプロセスが即死

最大の注意点

GCでは回収されにくい

ため、

• ヒープは空いている
• でも物理メモリが枯渇

という状況を引き起こします。

3つの領域の比較表

項目	Heap	Metaspace	Direct Memory
主用途	オブジェクト	クラス情報	I/O・高速通信
制御オプション	-Xmx	-XX:MaxMetaspaceSize	-XX:MaxDirectMemorySize
GC対象	◯	△	×
OOMの見え方	ログに出る	ログに出る	出ないことが多い

よくある事故パターン

① ヒープしか見ていない

• Xmxは余裕あり
• Metaspace / Direct Memory無制限

→ OSのOOM Killer発動

② systemd / cgroup制限と衝突

• MemoryMaxに収まらない
• Swapがあっても即OOM

実務での確認コマンド

JVMメモリ内訳

jcmd <PID> VM.native_memory summary

プロセスの実メモリ使用量

ps -o pid,rss,vsz,cmd -p <PID>

安全な設計指針

• Heapだけでなく全領域を設計に含める
• Metaspace / Direct Memory は必ず上限指定
• systemd / コンテナ制限を事前確認
• Swapに依存しない

まとめ

• Javaメモリは「ヒープだけ」ではない
• MetaspaceとDirect MemoryはOSメモリ直結
• OOMの多くはヒープ外が原因
• 正しい理解が障害回避の第一歩

JavaのOOM対策は、 メモリ構造を知った瞬間に一気に楽になります。