读《深入理解java虚拟机》（四）内存分配与回收策略

2023年4月7日 274次阅读 来源: java虚拟机

内存分配与回收策略

 

1、规则一：对象优先在Eden分配

关于Minor GC 和 Full GC：

*** 新生代GC(Minor GC)是指发生在新生代的垃圾收集动作，因为Java对象大多都具有朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。

*** 老年代GC(Major GC / Full GC):值发生在老年代的GC, MajorGC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

    大多数情况下，对象在新生代Eden区中分配，当Eden区没有足够的空间进行分配时，会触发一次MinorGC。MinorGC的执行过程是：先尝试将Eden区域和一个Survivor区域中所有或者的对象复制到另一块Survivor，如果成功就执行完成，否则，触发分配担保机制，将Eden和Survivor中活着的对象复制到老年代中，然后执行完成。

下例演示了这个过程：

public class TestMinorGC {
	private static final int _1MB = 1024 * 1024;
	
	/**
	 * VM参数：-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=8
	 */
	public static void testAllocation() {
		byte[] allocation1, allocation2, allocation3, allocation4;
		allocation1 = new byte[2 * _1MB];
		allocation2 = new byte[2 * _1MB];
		allocation3 = new byte[2 * _1MB];
		allocation4 = new byte[4 * _1MB]; // 出现一次Minor GC
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		TestMinorGC.testAllocation();
	}
}

结果

[GC (Allocation Failure) [DefNew: 7136K->489K(9216K), 0.0045882 secs] 7136K->6633K(19456K), 0.0046604 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 def new generation   total 9216K, used 4667K [0x04a00000, 0x05400000, 0x05400000)
  eden space 8192K,  51% used [0x04a00000, 0x04e14938, 0x05200000)
  from space 1024K,  47% used [0x05300000, 0x0537a5f0, 0x05400000)
  to   space 1024K,   0% used [0x05200000, 0x05200000, 0x05300000)
 tenured generation   total 10240K, used 6144K [0x05400000, 0x05e00000, 0x05e00000)
   the space 10240K,  60% used [0x05400000, 0x05a00030, 0x05a00200, 0x05e00000)
 Metaspace       used 1731K, capacity 2242K, committed 2368K, reserved 4480K

分析：

<1>、 总空间：

        新生代10M总空间中：Eden占8192K、from space 占1024K、to space占1024K，总共利用了9216K空间（因为理论上是90%的利用率）。

        老年代10M总空间中（tenured generation）总共占10240K空间。

<2>、程序执行时，allocation1、allocation2、allocation3都顺利在Eden上各分到了2M空间，此时Eden被使用了6M空间。

      当为allocation4分配需要的4M空间时，虚拟机发现Eden剩余空间不够（只剩3M(Eden:2M + Survivor:1M)）,所以触发一次Minor GC，我们上面提到MinorGC的执行过程，MinorGC发现无法将Eden和Survivor上活着的对象全部复制到另一块Survivor中，就触发了分配担保机制，直接将这些或者的对象复制到老年代中。

      这时，Eden已经空了，程序可以为allocation4分配4M的Eden空间。

      因此，这次Minor GC的结果是，新生代中占用了4M多空间（allocation4占用4M + 其他对象几百K空间），老年代中占用6M空间（就是allocation1、allocation2、allocation3占用的空间）。

 

2、规则二：大对象直接进入老年代

      所谓大对象就是指，需要大量连续内存空间的Java对象。

      虚拟机提供了一个-XX:PretenureSizeThreshold参数，令大于这个设置值的对象直接在老年代中分配。这样做的目的是避免在Eden区及两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝。

     注：PretenureSizeThreshold参数只对Serial和ParNew两款收集器有效，Parallel Scavenge收集器不需要设置。

例如：

public class TestMinorGC2 {
	private static final int _1MB = 1024 * 1024;
	/**
	 * VM参数：-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=8
	 * -XX:PretenureSizeThreshold=3145728
	 */
	public static void testPretenureSizeThreshold() {
		byte[] allocation;
		allocation = new byte[4 * _1MB]; // 直接分配在老年代中
	}
	public static void main(String[] args) {
		TestMinorGC2.testPretenureSizeThreshold();
	}
}

     设置指定VM参数后，上述代码的执行结果显示，Eden空间几乎没有被占用，老年代空间被占用4M,也就是allocation对象直接分配在老年代中。

 

3、规则三：长期存活的对象将进入老年代

       虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器，如果对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且能被Survivor容纳的话，将被移动到Survivor空间中，并将对象年龄设为1。对象在Survivor区中每熬过一次Minor GC，年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁）时，就会被晋级到老年代中，对象晋级到老年大的年龄阈值，可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold来设置。

 

4、规则四：动态对象年龄判定

      虚拟机并不总是要求对象的年龄必须达到MaxTenuringThreshold才能晋升老年代，如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无需等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。

 

5、规则五：空间分配担保

     在发生Minor GC时，虚拟机会检查之前每次晋升到老年代的平均大小是否大于老年代的剩余空间大小，如果大于，则改为直接进行一次Full GC。如果小于，则查看HandlePromotionFailure参数设置是否允许担保失败：如果允许，那只会进行Minor GC；如果不允许，则也要改为进行一次Full GC来仍老年代腾出更多空间。

      在Minor GC发生前一共有多少对象会活下来，在实际完成内存回收之前是无法明确知道的，取之前每次回收晋升到老年代对象容量的平均大小值其实仍然是一种动态概率的手段。

       注：大部分情况下都应该将HandlePromotionFailure开关打开，避免Full GC过于频繁。

 

九、总结：

       内存回收与垃圾收集器在很多时候都是影响系统性能、并发能力的主要因素之一，虚拟机之所以提供多种不同的收集器及大量的调节参数，是因为只有根据实际应用需求、实现方式选择最优的收集方式才能获取最好的性能。

    原文作者：java虚拟机
    原文地址: https://blog.csdn.net/baiyan3212/article/details/81459588
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