对象的内存分配策略

对象的内存分配主要是在Java堆上分配(也可能经过JIT编译后被拆散为标量类型并间接地在栈上分配)。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存,将按线程优先在TLAB上分配。少数情况下也可能直接分配在老年代中,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垃圾收集器组合以及虚拟机中与内存相关的参数的设置。这里主要介绍几个最普遍的内存分配策略。

对象优先在Eden分配

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,虚拟机将发起一次Minor GC。

新生代GC和老年代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):指发生在老年代的垃圾收集动作,出现了Major GC,经常会伴随至少一次的Minor GC(但并非绝对,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的速度慢10倍以上。

大对象直接进入老年代

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及数组。大对象对虚拟机的内存分配来说是一个坏消息,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。比遇到大对象更加坏的消息是遇到一群“朝生夕灭”的“短命大对象”。

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。-XX:PretenureSizeThreshold参数只对Serial和ParNew收集器有效,Parallel Scavenge收集器无法识别这个参数。如果遇到必须使用这个参数的场景,可以考虑ParNew加CMS的收集器组合。


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计数器,如果对象在Eden区出生并经过第一次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(默认是15岁)时,就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值,可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold来设置。


动态对象年龄判定

为了能更好的适应不同程序的内存状况,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,无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。


空间分配担保

在发生Minor GC设置是否时,虚拟机会检测之前每次晋升到老年代对象容量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。

新生代使用复制收集算法,为了提高内存利用率,只使用其中一个Survivor空间来作为轮换备份,因此出现大量对象在Minor GC后仍然存活的情况时,就需要老年代进行分配担保,让Survivor空间无法容纳的对象直接进入老年代。一共有多少对象会存活下来,在实际完成内存回收之前是无法明确知道的,所以只好取之前的每一次回收晋升到老年代对象容量的平均大小值作为经验值,与老年代的剩余空间进行比较,决定是否进行Full GC来让老年代腾出更多空间。取平均值进行比较是一种动态概率的方法,也就是说如果某次Minor GC后存活的对象突增,远远高于平均值的话,依然会导致担保失败。如果出现了HandlePromotionFailure,那就只好在失败后重新发起一次Full GC。虽然担保失败时处理过程最复杂,但大部分情况下都还是会将HandlePromotionFailure开关打开,避免Full GC过于频繁。

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