對象分配過程

1）依據(jù)逃逸分析效览，判斷是否能棧上分配？
- 如果可以刹孔，使用標量替換方式啡省，把對象分配到VM Stack中。如果線程銷毀或方法調(diào)用結(jié)束后髓霞，自動銷毀卦睹，不需要 GC 回收器介入。
- 否則方库，繼續(xù)下一步结序。
2）判斷是否大對象？
- 如果是纵潦，直接分配到堆上 Old Generation 老年代上徐鹤。如果對象變?yōu)槔螅衫夏甏鶪C 收集器（比如 Parallel Old, CMS, G1）回收邀层。
- 否則返敬，繼續(xù)下一步。
3）判斷是否可以在 TLAB中分配寥院？
- 如果是劲赠，在 TLAB中分配堆上Eden區(qū)。
- 否則，在 TLAB外堆上的Eden區(qū)分配凛澎。

棧上分配

本質(zhì)上是JVM提供的一個優(yōu)化技術(shù)霹肝。

基本思想：將線程私有的對象打散分配在棧 VM Stack上
優(yōu)點：
- 可以在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后自行銷毀對象，不需要垃圾回收器的介入塑煎，有效避免垃圾回收帶來的負面影響
- 棧上分配速度快沫换，提高系統(tǒng)性能
局限性：
- 棧空間小轧叽，對于大對象無法實現(xiàn)棧上分配
技術(shù)基礎： 逃逸分析苗沧、標量替換

什么是逃逸分析？

關(guān)于 Java 逃逸分析的定義：

逃逸分析（Escape Analysis）簡單來講就是炭晒，Java Hotspot 虛擬機可以分析新創(chuàng)建對象的使用范圍待逞，并決定是否在 Java 堆上分配內(nèi)存的一項技術(shù)。

逃逸分析的 JVM 參數(shù)如下：

開啟逃逸分析：-XX:+DoEscapeAnalysis
關(guān)閉逃逸分析：-XX:-DoEscapeAnalysis
顯示分析結(jié)果：-XX:+PrintEscapeAnalysis

逃逸分析技術(shù)在 Java SE 6u23+ 開始支持网严，并默認設置為啟用狀態(tài)识樱，可以不用額外加這個參數(shù)。

逃逸分析優(yōu)化

針對上面第三點震束，當一個對象沒有逃逸時怜庸，可以得到以下幾個虛擬機的優(yōu)化。

1) 鎖消除

我們知道線程同步鎖是非常犧牲性能的垢村，當編譯器確定當前對象只有當前線程使用割疾，那么就會移除該對象的同步鎖。

例如嘉栓，StringBuffer 和 Vector 都是用 synchronized 修飾線程安全的宏榕，但大部分情況下，它們都只是在當前線程中用到侵佃，這樣編譯器就會優(yōu)化移除掉這些鎖操作麻昼。

鎖消除的 JVM 參數(shù)如下：

開啟鎖消除：-XX:+EliminateLocks
關(guān)閉鎖消除：-XX:-EliminateLocks

鎖消除在 JDK8 中都是默認開啟的，并且鎖消除都要建立在逃逸分析的基礎上馋辈。

2) 標量替換

首先要明白標量和聚合量抚芦，基礎類型和對象的引用可以理解為標量，它們不能被進一步分解迈螟。而能被進一步分解的量就是聚合量叉抡，比如：對象。

對象是聚合量答毫，它又可以被進一步分解成標量褥民，將其成員變量分解為分散的變量，這就叫做標量替換烙常。

這樣，如果一個對象沒有發(fā)生逃逸，那壓根就不用創(chuàng)建它蚕脏，只會在椪旄保或者寄存器上創(chuàng)建它用到的成員標量，節(jié)省了內(nèi)存空間驼鞭，也提升了應用程序性能秦驯。

標量替換的 JVM 參數(shù)如下：

開啟標量替換：-XX:+EliminateAllocations
關(guān)閉標量替換：-XX:-EliminateAllocations
顯示標量替換詳情：-XX:+PrintEliminateAllocations

標量替換同樣在 JDK8 中都是默認開啟的，并且都要建立在逃逸分析的基礎上挣棕。

3) 棧上分配

當對象沒有發(fā)生逃逸時译隘，該對象就可以通過標量替換分解成成員標量分配在棧內(nèi)存中，和方法的生命周期一致洛心，隨著棧幀出棧時銷毀固耘，減少了 GC 壓力，提高了應用程序性能词身。

示例代碼

import java.time.Instant;
/**
 * 棧上分配厅目，依賴于逃逸分析和標量替換
 *
 * @author Sven Augustus
 */
public class TestTLAB {
  // private static User u;
  /**
   * 一個User對象的大小：markdown 8 + class pointer 4 + int 4 + string (oops) 4 + padding 4 = 24B <br> 如果分配 100_000_000 個法严，則需要
   * 2400_000_000 字節(jié)损敷， 約 2.24 GB。
   */
  static class User {
    private int id;
    private String name;

    public User(int id, String name) {
      this.id = id;
      this.name = name;
    }
  }

  private static void alloc() {
    User u = new User(1, "SvenAugustus");
    // u = new User(1, "SvenAugustus");
  }
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    long start = Instant.now().toEpochMilli();
    for (int i = 0; i < 100_000_000; i++) {
      alloc();
    }
    System.out.println(Instant.now().toEpochMilli() - start);
  }
}

上述代碼調(diào)用了1億次alloc()深啤，如果是分配到堆上拗馒，大概需要 2.2 GB的堆空間，如果堆空間小于該值溯街，必然會觸發(fā)GC诱桂。

使用如下VM參數(shù)運行，發(fā)現(xiàn)不會觸發(fā)GC：

-server -Xmx15m -Xms15m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations

使用如下參數(shù)（任意一行）運行苫幢，會發(fā)現(xiàn)觸大量 GC：

//不使用逃逸分析
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:+PrintGCDetails -XX:-UseTLAB -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+EliminateAllocations
//不使用標量替換
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:+PrintGCDetails -XX:-UseTLAB -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:-EliminateAllocations

TLAB 分配

TLAB访诱，全稱Thread Local Allocation Buffer, 即：線程本地分配緩存。這是一塊線程專用的內(nèi)存分配區(qū)域韩肝。

TLAB占用的是eden區(qū)的空間触菜。

在TLAB啟用的情況下（默認開啟），JVM會為每一個線程分配一塊TLAB區(qū)域哀峻。

為什么需要TLAB涡相？

這是為了加速對象的分配。

由于對象一般分配在堆上剩蟀，而堆是線程共用的催蝗，因此可能會有多個線程在堆上申請空間，而每一次的對象分配都必須線程同步育特，會使分配的效率下降丙号。

考慮到對象分配幾乎是Java中最常用的操作先朦，因此JVM使用了TLAB這樣的線程專有區(qū)域來避免多線程沖突，提高對象分配的效率犬缨。

局限性： TLAB空間一般不會太大（占用eden區(qū)）喳魏，所以大對象無法進行TLAB分配，只能直接分配到堆 Heap上怀薛。

大對象

大對象的 JVM 參數(shù)如下：

大對象到底多大：-XX:PreTenureSizeThreshold=n
（僅適用于 DefNew / ParNew新生代垃圾回收器） https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8050209
G1回收器的大對象判斷刺彩，則依據(jù)Region的大小（-XX:G1HeapRegionSize）來判斷枝恋，如果對象大于Region50%以上创倔，就判斷為大對象Humongous Object。

by Sven Augustus https://my.oschina.net/langxSpirit

JVM 對象分配過程