JVM快速调优手册之三: 内存分配策略

    了解GC其中很重要一点就是了解JVM的内存分配策略:即对象在哪里分配和对象什么时候回收。

    Java技术体系中所提倡的自动内存管理可以归结于两个部分:给对象分配内存以及回收分配给对象的内存。

    我们都知道,Java对象分配,都是在Java堆上进行分配的,虽然存在JIT编译后被拆分为标量类型并简介地在栈上进行分配。如果采用分代算法,那么新生的对象是分配在新生代的Eden区上的。如果启动了本地线程分配缓冲,将按线程优先在TLAB上进行分配。

    事实上,Java的分配规则不是百分百固定的,其取决于当前使用的是哪一种垃圾收集器组合,还有虚拟机中与内存相关的参数的设置。

    简单来说,对象内存分配主要是在堆中分配。但是分配的规则并不是固定的,取决于使用的收集器组合以及JVM内存相关参数的设定。

    下面Serial和Serial Old收集器做一个内存分配和回收的策略总结。

对象优先在新生代Eden分配

首先,让我们来看一下新生代的内存分配情况

内存分配情况:将JVM内存划分为一块较大的Eden空间(80%)和两块小的Servivor(各占10%)。当回收时,将Eden和Survivor中还存活的对象一次性采用复制算法直接复制到另外一块Servivor空间上,最后清理到院Eden空间和原先的Survivor空间中的数据。

大多数情况下,对象在新生代Eden区中分配。当Eden区没有足够空间进行分配时,JVM将发起一次Minor GC。
在这里先说明两个概念:
  • 新生代GC(Minor GC):指发生在新生代的垃圾收集动作,因为Java对象大多是具有朝生夕灭的特性,所以Minor GC非常频繁,而且该速度也比较快。
  • 老年代GC(Major GC/Full GC):指发生在老年代的GC,出现了Major GC,一般可能也会伴随着一次Minor GC,但是与Minor GC不同的是,Major GC的速度慢十倍以上。

大对象直接进入老年代

我们先对所谓的大对象做一个定义:大对象,这里指的是需要大量连续内存空间的Java对象。最典型的大对象可以是很长的字符串和数组。

JVM对大对象的态度:大对象对于JVM的内存分配来说是十分麻烦的,如果我们将大对象分配在新生代中,那样子的话很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“安置”它们。

为了避免上述情况的经常发生而导致不需要的GC活动所浪费的资源和时间,可采用的分配策略是将大对象直接分配到老年代中去,虚拟机中也提供了**-XX:PretenureSizeThreshold**参数,令大于这个设置值的对象直接在老年代里面分配内容。
-XX:PretenureSizeThreshold只对Serial和ParNew收集器有效。

长期存活的对象将进入老年代

当JVM采用分代收集的思想来管理内存时,为了识别哪些对象应该放在新生代、哪些对象应该放在老年代,JVM给每个对象定义了一个对象年龄计数器。

对象年龄计数器: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,便可以被移动到Survivor空间中,年龄计数器将设置该对象的年龄为1.对于对象在Survivor区每经过一次Minor GC,年龄便增加1岁,当它的年龄增加到一定程度(可通过参数-XX:MaxTenuringThreshold设置)默认15,该对象便会进入到老年代中。成为老年代的对象。

动态对象年龄判定

事实上,有的虚拟机并不永远地要求对象的年龄必须达到MaxTeruringThreshold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Surivior空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进行老年代,无须等到MaxTeruringThreshold中所要求的年龄。

空间分配担保

在发生Minor GC之前,虚拟机会先检查老年代中最大的可用的连续空间是否大于新生代中所有对象总空间,如果这个条件成立,那么Minor GC可以确保是安全的,如果不成立,则虚拟机会查看HandlePromotionFaiure设置值是否允许担保失败。如果允许,那么会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小,如果大于,将尝试进行一次Minor GC,尽管这次GC是有风险的;如果小于,或者HandlePromotionFaiure设置不允许冒险,那么这时就要改为进行一次Full GC。

所谓冒险:也就是说当用来轮转的Survivor区无法承受新生代中所存活的对象内存时,需要老年代进行分配担保,把Survivor无法容纳的对象直接进入老年代中,前提是老年代中。