JVM快速調(diào)優(yōu)手冊之三: 內(nèi)存分配策略

    了解GC其中很重要一點就是了解JVM的內(nèi)存分配策略：即對象在哪里分配和對象什么時候回收。

    Java技術(shù)體系中所提倡的自動內(nèi)存管理可以歸結(jié)于兩個部分：給對象分配內(nèi)存以及回收分配給對象的內(nèi)存。

    我們都知道，Java對象分配，都是在Java堆上進行分配的，雖然存在JIT編譯后被拆分為標量類型并簡介地在棧上進行分配。如果采用分代算法，那么新生的對象是分配在新生代的Eden區(qū)上的。如果啟動了本地線程分配緩沖，將按線程優(yōu)先在TLAB上進行分配。

    事實上，Java的分配規(guī)則不是百分百固定的，其取決于當前使用的是哪一種垃圾收集器組合，還有虛擬機中與內(nèi)存相關(guān)的參數(shù)的設(shè)置。

    簡單來說，對象內(nèi)存分配主要是在堆中分配。但是分配的規(guī)則并不是固定的，取決于使用的收集器組合以及JVM內(nèi)存相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。

    下面Serial和Serial Old收集器做一個內(nèi)存分配和回收的策略總結(jié)。

對象優(yōu)先在新生代Eden分配

首先，讓我們來看一下新生代的內(nèi)存分配情況

內(nèi)存分配情況：將JVM內(nèi)存劃分為一塊較大的Eden空間（80%）和兩塊小的Servivor（各占10%）。當回收時，將Eden和Survivor中還存活的對象一次性采用復(fù)制算法直接復(fù)制到另外一塊Servivor空間上，最后清理到院Eden空間和原先的Survivor空間中的數(shù)據(jù)。

大多數(shù)情況下，對象在新生代Eden區(qū)中分配。當Eden區(qū)沒有足夠空間進行分配時，JVM將發(fā)起一次Minor GC。
在這里先說明兩個概念：

• 新生代GC（Minor GC）：指發(fā)生在新生代的垃圾收集動作，因為Java對象大多是具有朝生夕滅的特性，所以Minor GC非常頻繁，而且該速度也比較快。
• 老年代GC（Major GC/Full GC）：指發(fā)生在老年代的GC，出現(xiàn)了Major GC，一般可能也會伴隨著一次Minor GC，但是與Minor GC不同的是，Major GC的速度慢十倍以上。

大對象直接進入老年代

我們先對所謂的大對象做一個定義：大對象，這里指的是需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的Java對象。最典型的大對象可以是很長的字符串和數(shù)組。

JVM對大對象的態(tài)度：大對象對于JVM的內(nèi)存分配來說是十分麻煩的，如果我們將大對象分配在新生代中，那樣子的話很容易導(dǎo)致內(nèi)存還有不少空間時就提前觸發(fā)垃圾收集以獲取足夠的連續(xù)空間來“安置”它們。

為了避免上述情況的經(jīng)常發(fā)生而導(dǎo)致不需要的GC活動所浪費的資源和時間，可采用的分配策略是將大對象直接分配到老年代中去，虛擬機中也提供了**-XX:PretenureSizeThreshold**參數(shù)，令大于這個設(shè)置值的對象直接在老年代里面分配內(nèi)容。

-XX:PretenureSizeThreshold只對Serial和ParNew收集器有效。

長期存活的對象將進入老年代

當JVM采用分代收集的思想來管理內(nèi)存時，為了識別哪些對象應(yīng)該放在新生代、哪些對象應(yīng)該放在老年代，JVM給每個對象定義了一個對象年齡計數(shù)器。

對象年齡計數(shù)器：如果對象在Eden出生并經(jīng)過第一次Minor GC后仍然存活，并且能被Survivor容納的話，便可以被移動到Survivor空間中，年齡計數(shù)器將設(shè)置該對象的年齡為1.對于對象在Survivor區(qū)每經(jīng)過一次Minor GC，年齡便增加1歲，當它的年齡增加到一定程度（可通過參數(shù)-XX:MaxTenuringThreshold設(shè)置）默認15，該對象便會進入到老年代中。成為老年代的對象。

動態(tài)對象年齡判定

事實上，有的虛擬機并不永遠地要求對象的年齡必須達到MaxTeruringThreshold才能晉升老年代，如果在Survivor空間中相同年齡所有對象大小的總和大于Surivior空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對象就可以直接進行老年代，無須等到MaxTeruringThreshold中所要求的年齡。

空間分配擔保

在發(fā)生Minor GC之前，虛擬機會先檢查老年代中最大的可用的連續(xù)空間是否大于新生代中所有對象總空間，如果這個條件成立，那么Minor GC可以確保是安全的，如果不成立，則虛擬機會查看HandlePromotionFaiure設(shè)置值是否允許擔保失敗。如果允許，那么會繼續(xù)檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于歷次晉升到老年代對象的平均大小，如果大于，將嘗試進行一次Minor GC，盡管這次GC是有風險的；如果小于，或者HandlePromotionFaiure設(shè)置不允許冒險，那么這時就要改為進行一次Full GC。

所謂冒險：也就是說當用來輪轉(zhuǎn)的Survivor區(qū)無法承受新生代中所存活的對象內(nèi)存時，需要老年代進行分配擔保，把Survivor無法容納的對象直接進入老年代中，前提是老年代中。