内存分配与回收策略

声明:本文摘抄自《深入理解Java虚拟机》一书,本文完全为自我学习,请感兴趣的同学购买正版,支持原创

Java内存管理主要解决两个问题:给对象分配内存和回收分配给对象的内存。

对象内存分配,从大的方向来将,就是在堆上分配,对象主要分配在新生代的Eden空间,如果启用了本地线程分配缓冲,将按线程优先级在TLAB上分配。少数情况下也会直接分配到老年代中,分配的规则并不是百分百固定的,其细节取决于采用哪种垃圾收集器组合,还有虚拟机与内存相关的参设置。

对象优先在Eden分配

大多数情况下,对象在新生代Eden空间分配,当Eden没有足够空间进行分配时,虚拟机将发起一次Minor GC。
虚拟机提供了-XX:+PrintGCDetails这个收集器日志参数,告诉虚拟机在发生垃圾收集行为时打印内存回收日志,并且在进程退出时输出当前内存各个区域的分配情况。

注意

  • 新生代GC(Minor GC): 指发生在新生代的垃圾收集动作,因为Java对象大多具备朝生夕死的特性,所以Minor GC会比较频繁,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,经常会伴随着一次或多次Minor GC。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。
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很长的字符串或数组。大对象的分配对虚拟机来说是一个坏消息,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得足够的连续空间来”安置“他们。
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分配。这样做的目的是避免在Eden空间以及两个Survivor空间发生大量的内存复制。

长期存活的对象直接进入老年代

既然虚拟机采用分代收集的思想来管理内存,那么内存回收就必须识别哪些对象应该放在新生代,哪些对象应该放入老年代。为了做到这一点,虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄(Age)的计数器。如果对象在Eden空间出生并经过第一次Minor GC后仍然存活,并且能够被Survivor容纳的话,将被移动到Survivor空间,并且对象年龄设置为1。对象在Survivor空间每”熬过“一次Minor GC,年龄就增加1岁,当年龄增加到一定程度(默认为15岁),就将会被晋升到老年代中。对象晋升老年代的年龄阈值,可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold设置。

动态对象年龄判定

为了能更好地适应不同程序的内存状况,虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTenuringThreshod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MaxTenuringThreshod要求的年龄。

空间分配担保

在发生Minor GC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-XX: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水平,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-XX:HandlePromotionFailure设置不允许冒险,那这时要改为进行一次Full GC。
取平均值进行比较其实仍然是一种动态概率的手段,也就是说,如果某次Minor GC后,存活对象突增,远高于平均值的话,依然会出现担保失败(Handle Promotion Failure)。如果出现担保失败,那就只好在失败后重新发起一次Full GC。虽然担保失败时绕的圈子是最大的,但大部分情况下都还是将担保失败的开关打开,避免Full GC过于频繁。
在JDK6 Update24之后,虽然JVM源码中还定义了HandlePromotionFailure参数,但是在代码中已经不会再使用它。JDK6 Update24之后的规则变为只要老年代的连续空间大于新生代对象总大小或者历次晋升的平均大小就会进行Minor GC,否则将进行Full GC。

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