浅析java中的TLAB

好久,好久....没有更博客了。这一次利用闲暇时间,来扯一下关于JVM中的TLAB。
什么是TLAB?它是干什么的?咋们先抛开这个问题,一切的开始得从new对象到指针碰撞开始讲起。

new对象与指针碰撞

new对象怎么就出问题了呢?
java中我们要创建一个对象,用关键字new就可以了。但是,在我们日常中,有很多生命周期很短的对象。比如:

public void dome(){
    User user=new user();
    user.sayhi();
}

这种对象的作用域都不会逃逸出方法外,也就是说该对象的生命周期会随着方法的调用开始而开始,方法的调用结束而结束。
假设JVM所有的对象都放在堆内存中(为什么用假设,因为JVM并不是这样)一旦方法结束,没有了指向该对象的引用,该对象就需要被GC回收,如果存在很多这样的情况,对GC来说压力山大呀。

那么什么又是指针碰撞呢?
假设JVM虚拟机上,堆内存都是规整的。堆内存被一个指针一分为二。指针的左边都被塞满了对象,指针的右变是未使用的区域。每一次有新的对象创建,指针就会向右移动一个对象size的距离。这就被称为指针碰撞。


图1.png

好,问题来了。如果我们用多线程执行刚才的dome方法,一个线程正在给A对象分配内存,指针还没有来的及修改,同时为B对象分配内存的线程,仍引用这之前的指针指向。这样就出现毛病了。
(要注意的是,上面两种情况解决方案不止一个,我今天主要是讲TLAB,其他方案自行查询)

TLAB的出现

我们现在已经搞清楚,我们出现了哪些问题。我在为大家介绍一下今天的主角。

TLAB的全称是Thread Local Allocation Buffer,即线程本地分配缓存区,这是一个线程专用的内存分配区域。

如果设置了虚拟机参数 -XX:UseTLAB,在线程初始化时,同时也会申请一块指定大小的内存,只给当前线程使用,这样每个线程都单独拥有一个空间,如果需要分配内存,就在自己的空间上分配,这样就不存在竞争的情况,可以大大提升分配效率。

TLAB空间的内存非常小,缺省情况下仅占有整个Eden空间的1%,也可以通过选项-XX:TLABWasteTargetPercent设置TLAB空间所占用Eden空间的百分比大小。

TLAB的本质其实是三个指针管理的区域:start,top 和 end,每个线程都会从Eden分配一块空间,例如说100KB,作为自己的TLAB,其中 start 和 end 是占位用的,标识出 eden 里被这个 TLAB 所管理的区域,卡住eden里的一块空间不让其它线程来这里分配。

TLAB只是让每个线程有私有的分配指针,但底下存对象的内存空间还是给所有线程访问的,只是其它线程无法在这个区域分配而已。从这一点看,它被翻译为 线程私有分配区 更为合理一点
当一个TLAB用满(分配指针top撞上分配极限end了),就新申请一个TLAB,而在老TLAB里的对象还留在原地什么都不用管——它们无法感知自己是否是曾经从TLAB分配出来的,而只关心自己是在eden里分配的。

TLAB的缺点

事务总不是完美的,TLAB也又自己的缺点。因为TLAB通常很小,所以放不下大对象。
1,TLAB空间大小是固定的,但是这时候一个大对象,我TLAB剩余的空间已经容不下它了。(比如100kb的TLAB,来了个110KB的对象)
2,TLAB空间还剩一点点没有用到,有点舍不得。(比如100kb的TLAB,装了80KB,又来了个30KB的对象)
所以JVM开发人员做了以下处理,设置了最大浪费空间。
当剩余的空间小于最大浪费空间,那该TLAB属于的线程在重新向Eden区申请一个TLAB空间。进行对象创建,还是空间不够,那你这个对象太大了,去Eden区直接创建吧!
当剩余的空间大于最大浪费空间,那这个大对象请你直接去Eden区创建,我TLAB放不下没有使用完的空间。

当然,又回造成新的病垢。
3,Eden空间够的时候,你再次申请TLAB没问题,我不够了,Heap的Eden区要开始GC,
4,TLAB允许浪费空间,导致Eden区空间不连续,积少成多。以后还要人帮忙打理。

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