内存分配

Posted 2021-01-18 joe-go

前言

　　Java技术体系中所提倡的自动内存管理最终可以归结为自动化解决了两个问题：给对象分配内存以及回收分配给对象的内存。

　　对象的内存分配，往大方向讲，就是在堆上分配（但也可能经过JIT编译后被拆散为标量类型并间接的在栈上分配），对象主要分配在新生代的Eden区上，如果启用了本地线程缓冲，将按线程优先在TLAB上分配。少数情况下也可能直接分配到老年代中，分配的规则并不是百分百固定的，其细节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设置。

TLAB（Thread Local Allocation Buffer）

　　每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（TLAB）。哪个线程需要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配。虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定。

　　这么做的目的之一，是为了并发创建一个对象时，保证创建对象的线程安全性。TLAB比较小，直接在TLAB上分配内存的方式称为快速分配方式，而TLAB大小不够，导致对象被分配到Eden区的内存分配方式称为慢速分配方式。

Minor GC和Full GC

　　新生代GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为Java对象大多数都具备朝生夕灭的特性，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）：指发生在老年代的GC，出现了Major GC，经常会伴随着至少一次的Minor GC（但并非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程），Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上；

内存溢出和内存泄露的区别

1、内存溢出

　　内存溢出指的是程序在申请内存的时候，没有足够大的空间可以分配了。

2、内存泄露

　　内存泄露指的是程序在申请内存之后，没有办法释放掉已经申请到内存，它始终占用着内存，即被分配的对象可达但无用。内存泄露一般都是因为内存中有一块很大的对象，但是无法释放。

　　从定义上可以看出，内存泄露终将导致内存溢出。

　　注意：定位虚拟机问题内存问题的时候第一步就是要判断到底是内存溢出还是内存泄露，前者好判断，跟踪堆栈信息就可以了；后者比较复杂一点，一般都是老年代中的大对象没释放掉，要通过各种办法找出老年代中的大对象没有被释放的原因。

对象优先在Eden分配

　　大多数的情况下，对象在新生代Eden区中分配。当Eden区没有足够的内存空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

大对象直接进入老年代

　　所谓的大对象是指，需要大量连续内存空间的Java对象，最典型的大对象就是那种很长的字符串以及数组。

　　虚拟机提供了-XX:PretenureSizeThreshold参数来设置临界值，大于这个设置值的对象直接在老年代分配。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（新生代采用复制算法收集内存）。

长期存活的对象将进入老年代

既然虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须识别哪些对象应该放在新生代，哪些对象应该放在老年代中，虚拟机是怎么做的呢？

　　虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄计数器。如果对象在Eden出生并经过一次Minor GC后仍然存活，并且能被Survivor区容纳的话，将被移动到Survivor空间中，并且对象年龄设为1。对象在Survivor区中每“熬过”一次Minor GC，年龄就增加1岁，当它的年龄达到一定程度（默认为15岁），将会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阀值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 设置；存在额外的情况，虚拟机也并不是永远要求所有的对象年龄必须达到设置的阀值才能晋升老年代，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，年龄大于或者等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无需等到阀值设置的年龄。

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，如果这个条件成立的话，那么Minor GC可以确保是安全的。如果不成立，则虚拟机会查看HandlePromotionFailure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Minor GC是有风险的；如果小于，或者HandlePromotionFailure设置不允许冒险，那这时就要改为一次Full GC。

　　对上面的“冒险”解释一下：由于新生代使用的是复制算法，因此只是使用了其中一个Survivor空间来作为轮换备份，所以当出现大量对象在Minor GC后仍然存活的情况（最极端的情况就是内存回收后新生代中所有的对象都存活），就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。

参考：《深入理解Java虚拟机》 周志明 编著：