前言

在開始介紹內(nèi)存分配策略之前碾褂，先啰嗦一下gc日志相關(guān)內(nèi)容兽间，要知道會(huì)讀gc日志是處理java虛擬機(jī)內(nèi)存問題的一項(xiàng)基本技能。接下來以一段gc日志為例正塌，詳細(xì)介紹下日志相關(guān)內(nèi)容：

[GC (Allocation Failure) --[PSYoungGen: 8192K->8192K(9216K)] 12288K->16392K(19456K), 0.0038111 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 8192K->2731K(9216K)] [ParOldGen: 8200K->8193K(10240K)] 16392K->10924K(19456K), [Metaspace: 3334K->3334K(1056768K)], 0.0056151 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 

注：其實(shí)gc日志的格式是跟垃圾收集器有關(guān)的嘀略，不同的收集器，它們的格式可能都是不一樣的乓诽，但是JVM的設(shè)計(jì)者為了方便程序員們閱讀帜羊，將各個(gè)收集器的日志做了格式統(tǒng)一。

1. gc日志開頭的[GC和[Full GC代表這次垃圾收集的類型鸠天，需要注意的是讼育，它并不是用來區(qū)分是新生代的gc還是老年代gc的，如果是Full GC稠集，只能說明這次gc是發(fā)生了STW（Stop-The-World）的奶段；

2. 接下來會(huì)看到[PSYoungGen，[ParOldGen剥纷，[Metaspace表示gc發(fā)生的區(qū)域痹籍，當(dāng)然這里的區(qū)域名與垃圾收集器是相關(guān)的：

   • 如果是Serial收集器，那么新生代名稱為Default New Generation晦鞋，gc日志顯示[DefNew蹲缠；
   • 如果是ParNew收集器，新生代的名稱變成Parallel New Gneration鳖宾，gc日志顯示[ParNew吼砂；
   • 如果是Parallel Scavenge收集器，gc日志則顯示[PSYoungGen

3. 區(qū)域名稱后緊跟著8192K->8192K(9216K)鼎文，它的意思是在gc前該內(nèi)存區(qū)域已使用的量 -> gc后該內(nèi)存區(qū)域的使用量（該內(nèi)存區(qū)域總?cè)萘浚Ｔ诜嚼ㄌ?hào)后面緊跟著12288K->16392K(19456K)因俐，它表示gc heap已使用的量 -> gc后heap的使用量（heap的總?cè)萘浚?/p>

4. 在各個(gè)區(qū)域的gc相關(guān)內(nèi)存變化之后拇惋，會(huì)給出該內(nèi)存區(qū)域gc所用時(shí)間，有的收集器會(huì)給出具體的gc耗時(shí)時(shí)間數(shù)據(jù)抹剩，比如[Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]撑帖，可以看到，該時(shí)間數(shù)據(jù)包括3個(gè)時(shí)間：

   • user：用戶態(tài)消耗的cpu時(shí)間澳眷；
   • sys：內(nèi)核態(tài)消耗的cpu時(shí)間胡嘿；
   • real：操作從開始到結(jié)束所經(jīng)過的實(shí)際時(shí)間

注：需要注意的是，real時(shí)間包括各種非運(yùn)算的等待耗時(shí)钳踊，比如等待磁盤I/O衷敌，但是cpu時(shí)間是不包括這些耗時(shí)的勿侯。可能熟悉gc日志的同學(xué)可能會(huì)問缴罗，既然real的時(shí)間包括等待時(shí)間助琐，user和sys不包括等待時(shí)間，那為什么好多時(shí)候user或者sys的時(shí)間會(huì)超過real呢面氓？我們現(xiàn)在絕大多數(shù)服務(wù)器都是多cpu或者多核的兵钮，當(dāng)多個(gè)線程操作時(shí)，user和sys會(huì)疊加這些cpu時(shí)間舌界，所以看到user或者sys的時(shí)間超過real是很正常的掘譬。

啰里吧嗦介紹完gc日志后，接下來我們就可以進(jìn)入正題呻拌，看一下JVM對(duì)象內(nèi)存的分配策略葱轩。

內(nèi)存分配策略

對(duì)象內(nèi)存的分配，簡單點(diǎn)兒說柏锄，就是在heap上分配內(nèi)存（JIT編譯可能間接在棧上分配）酿箭，對(duì)象首先會(huì)在Eden區(qū)分配，當(dāng)然趾娃，如果啟動(dòng)了本地線程分配緩存缭嫡，則優(yōu)先在線程的TLAB上分配，同時(shí)抬闷，也會(huì)有少數(shù)情況會(huì)在old區(qū)分配妇蛀，具體的分配細(xì)節(jié)跟垃圾收集器以及JVM內(nèi)存相關(guān)參數(shù)相關(guān)。接下來就根據(jù)實(shí)例具體分析一下相關(guān)分配策略笤成。

1. 對(duì)象首先在Eden區(qū)分配

在大多數(shù)情況下评架，對(duì)象都優(yōu)先在eden區(qū)分配內(nèi)存，當(dāng)eden區(qū)內(nèi)存空間不夠時(shí)炕泳，JVM會(huì)發(fā)起一次Monitor GC（對(duì)young區(qū)的gc）

案例1

案例1.gc日志

1. 在分配bytes1到bytes3后皇耗，eden區(qū)沒有額外的空間南窗，再創(chuàng)建bytes4的時(shí)候，此時(shí)eden區(qū)內(nèi)存不夠，觸發(fā)Minitor GC万伤，本次gc結(jié)束后窒悔，yong區(qū)的6441k變成872k，但是由于bytes1到bytes3對(duì)象都是存活的壕翩，所以總得內(nèi)存量其實(shí)并沒有減少蛉迹；

2. 在發(fā)生Monitor GC的過程中，由于Survivor空間只有1M放妈，不足以放下bytes1到bytes3的任何一個(gè)對(duì)象北救，此時(shí)，通過分配擔(dān)保機(jī)制芜抒，會(huì)提前進(jìn)入old區(qū)珍策；

3. 這次GC結(jié)束后，bytes4被順利分配在eden區(qū)宅倒，此時(shí)攘宙，eden區(qū)占用6M，Survivor空閑拐迁，old區(qū)被占用4M蹭劈。

2. 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

注：大對(duì)象定義：所謂的大對(duì)象，其實(shí)就是指需要大量的連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象线召，比如長度很長的數(shù)組铺韧。

對(duì)于JVM來說，需要分配大對(duì)象是一個(gè)壞消息缓淹，如果程序中經(jīng)常出現(xiàn)大對(duì)象就容易導(dǎo)致gc的提前觸發(fā)哈打。當(dāng)然，JVM提供參數(shù)-XX:PretenureSizeThreshold讯壶，一旦對(duì)象所需內(nèi)存大小大于該參數(shù)配置的閾值料仗，直接在old區(qū)為其分配內(nèi)存空間。當(dāng)然伏蚊，這樣做的目的一則是為了避免gc提前出發(fā)立轧，二則是為了避免在eden區(qū)和Survivor區(qū)發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝。接下來還是以一個(gè)簡單的例子驗(yàn)證該規(guī)則躏吊。

案例2

案例2.gc日志

注：需要注意的是，-XX:PretenureSizeThreshold只對(duì)ParNew和Serial垃圾收集器有效李剖，如果你需要使用該參數(shù)的話芒率，可以使用ParNew + CMS。

3. 長期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代

JVM采用分代收集來管理內(nèi)存篙顺，為了在gc的時(shí)候能夠確認(rèn)哪些對(duì)象要放在young區(qū)偶芍，哪些對(duì)象放在old區(qū)，JVM為給每一個(gè)對(duì)象都定義了一個(gè)年齡計(jì)數(shù)器德玫，如果對(duì)象在eden區(qū)被分配內(nèi)存并且經(jīng)過第一次Monitor GC后還存活匪蟀，此時(shí)該對(duì)象會(huì)被移動(dòng)到Survivor區(qū)，對(duì)象的年齡被設(shè)置成為1宰僧，該對(duì)象在Survivor區(qū)中每經(jīng)過一次Monitor GC還不被回收材彪，年齡就加1，當(dāng)它的年齡增加達(dá)到一定的值時(shí)（默認(rèn)值是15）琴儿，對(duì)象就會(huì)被晉升到old區(qū)段化。當(dāng)然，JVM提供參數(shù)-XX:MaxTenuringThreshold來設(shè)置對(duì)象晉升到old區(qū)的年齡閾值造成。

案例3

案例3.gc日志

4. 動(dòng)態(tài)年齡判定

雖然JVM要求對(duì)象年齡必須要達(dá)到-XX:MaxTenuringThreshold設(shè)置的閾值才能晉升到old區(qū)，但是绵跷，為了更好的適應(yīng)不同的內(nèi)存使用情況膘螟，JVM增加了一個(gè)新的晉升到old區(qū)的條件：如果在Survivor區(qū)中相同年齡的對(duì)象所占內(nèi)存空間大于Survivor區(qū)的一半，不小于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入old區(qū)碾局，不需要達(dá)到-XX:MaxTenuringThreshold設(shè)置的閾值荆残。

案例4

案例4.gc日志

5. 空間分配擔(dān)保

在發(fā)生Monitor GC之前，JVM會(huì)檢查old區(qū)的最大可用連續(xù)空間是否大于young區(qū)所有對(duì)象總空間俘闯，如果條件成立潭苞，那么Monitor GC一定是安全的，進(jìn)行一次Monitor GC真朗，如果不成立：

• 在jdk6 update 24之前JVM則會(huì)讀取參數(shù)-XX:-HandlePromotionFailure值判斷是否允許擔(dān)保失敗此疹，如果允許，檢查old區(qū)的最大可用連續(xù)空間是否大于晉升到old區(qū)對(duì)象的平均大小遮婶，如果大于蝗碎，再進(jìn)行一次Monitor GC，如果小于或者不允許擔(dān)保失敗蹭睡，則進(jìn)行一次Full GC衍菱；

• 在jdk6 update 24之后，雖然JVM還定義參數(shù)-XX:-HandlePromotionFailure肩豁，但是已經(jīng)不會(huì)再使用它脊串，規(guī)則變?yōu)橹灰猳ld區(qū)最大可用連續(xù)空間大于晉升到old區(qū)的對(duì)象的平均大小，就進(jìn)行一次Monitor GC清钥，否則琼锋，進(jìn)行一次Full GC，JVM源碼也可以驗(yàn)證此規(guī)則：
  

  JVM源碼

看到這里大家估計(jì)還是有點(diǎn)懵祟昭，還是不理解為什么要空間分配擔(dān)保缕坎，接下來就解釋下為什么需要空間分配擔(dān)保。

為什么需要空間分配擔(dān)保篡悟？

注：空間分配擔(dān)保其實(shí)就是JVM確認(rèn)old區(qū)是否可以容納Monitor GC后晉升到old區(qū)的對(duì)象們谜叹。

由于young區(qū)的gc算法是復(fù)制收集算法，為了內(nèi)存的使用率搬葬，JVM只使用其中的一個(gè)Survivor取作為中間轉(zhuǎn)換空間荷腊，當(dāng)出現(xiàn)大量對(duì)象在Monitor GC后還存活的，此時(shí)急凰，Survivor區(qū)無法容納的對(duì)象直接進(jìn)入old區(qū)女仰，在進(jìn)入old區(qū)之前JVM一定要確認(rèn)old區(qū)是否有足夠的剩余空間可以容納這些對(duì)象。由于在回收之前并不知道有多少對(duì)象要進(jìn)入old區(qū)抡锈，JVM設(shè)計(jì)者認(rèn)為可以取每一次Monitor GC晉升到old區(qū)的對(duì)象容量的平均大小為經(jīng)驗(yàn)值疾忍，將該經(jīng)驗(yàn)值與old區(qū)剩余空間比較，來決定是否要進(jìn)行一次Full GC讓old區(qū)釋放出更多的空間床三。但是一罩，取平均值畢竟是一種動(dòng)態(tài)概率手段，如果某一次Monitor GC后存活對(duì)象陡增撇簿，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均值擒抛，此時(shí)還是會(huì)擔(dān)保失敗推汽，一旦出現(xiàn)擔(dān)保失敗，JVM會(huì)發(fā)起一次Full GC歧沪。