Java内存分配策略——《深入理解Java虚拟机》笔记

概述

Java自动内存管理包含两方面的含义:给对象分配内存以及回收分配给对象的内存。

Java对象的内存分配主要是指在堆上分配(也有经过JIT编译后被拆散为标量类型并间接地在栈上分配的情况),对象主要分配在新生代的Eden区上,如果启动了本地线程分配缓冲,则将按线程优先在TLAB(Thread Local Allocation Buffer)上分配。少数情况下也可能会直接分配在老年代中,分配的规则并非百分百固定,其细节取决于JVM使用的是哪一种垃圾收集器组合以及虚拟机中内存相关参数的设置。

常见内存分配策略

对象优先在Eden区分配

多数情况下,对象在新生代Eden区中分配,当Eden区没有足够的空间时,虚拟机将发起一次Minor GC。Minor GC即新生代GC,指发生在新生代的垃圾收集动作,因为Java对象大都是朝生夕死,因此Minor GC会比较频繁且速度也较快。

相应地,发生在老年代的GC称为Full GC或Major GC,此种GC一般比Minor GC慢10倍以上。

大对象直接进入老年代

所谓大对象,是指需要大量连续内存空间的Java对象,典型的大对象就是那种很长的字符串或数组。大对象对虚拟机的内存分配来说是一个坏消息,尤其是那些生命周期非常短的大对象,我们在写程序时一定要注意避免声明此类大对象。经常出现大对象容易导致内存还有不少空间时就提前触发垃圾收集以获取足够的连续空间来分配给这些对象。

虚拟机提供了-XX:PretenureSizeThreshold参数,当大于此参数值的对象直接在老年代进行分配,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复制。

长期存活对象进入老年代

既然虚拟机采用分代收集的思想来管理内存,那就需要知道哪些对象应该放在新生代,哪些对象应该放在老年代,因此虚拟机给每个对象定义了一个年龄计数器。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,同时将对象年龄设为1。对象在Survivor区中每“熬过”一次Minor GC,对象年龄就加1,当对象年龄到达15(默认为15)后就被移到老年代。对象晋升老年代的年龄阈值,可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold设置。

对象年龄动态判定

为了更好地适应不同应用程序的内存情况,虚拟机并非永远要求对象的年龄必须达到了MaxTenuringThreshold的值才能被移动到老年代,如果在Survivor空间中相同年龄所有对象的大小总和大于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,而无需等到达到MaxTenuringThreshold值。

空间分配担保

在发生Minor GC之前,虚拟机会检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间,如果大于,则此次Minor GC是安全的;如果小于,则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败。如果HandlePromotionFailure=true,那么会继续检查老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升到老年代的对象的平均大小,如果大于,则尝试进行一次Minor GC,但这次Minor GC依然是有风险的;如果小于或者HandlePromotionFailure=false,则改为进行一次Full GC。

上面提到了Minor GC依然会有风险,是因为新生代采用复制收集算法,假如大量对象在Minor GC后仍然存活(最极端情况为内存回收后新生代中所有对象均存活),而Survivor空间是比较小的,这时就需要老年代进行分配担保,把Survivor无法容纳的对象放到老年代。老年代要进行空间分配担保,前提是老年代得有足够空间来容纳这些对象,但一共有多少对象在内存回收后存活下来是不可预知的,因此只好取之前每次垃圾回收后晋升到老年代的对象大小的平均值作为参考。使用这个平均值与老年代剩余空间进行比较,来决定是否进行Full GC来让老年代腾出更多空间。

取平均值仍然是一种概率性的事件,如果某次Minor GC后存活对象陡增,远高于平均值的话,必然导致担保失败,如果出现了分配担保失败,就只能在失败后重新发起一次Full GC。虽然存在发生这种情况的概率,但大部分时候都是能够成功分配担保的,这样就避免了过于频繁执行Full GC。

在JDK 6 Update24之后,HandlePromotionFailure参数不会再影响到虚拟机的空间分配担保,规则变为只要老年代的连续空间大于新生代对象总大小或者历次晋升到老年代对象大小的平均值,就会进行Minor GC,否则就执行Full GC。

参考文献《深入理解Java虚拟机》

    原文作者:java虚拟机
    原文地址: https://blog.csdn.net/ahence/article/details/52468595
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