JVM(十一)：記憶體分配

2019 年 10 月 3 日
筆記

JVM(十一)：記憶體分配

在前面的章節中，我們花了大量的篇幅去介紹 JVM 內的記憶體布局、對象在記憶體中的狀態、垃圾回收的演算法和具體實現等。今天讓我們探討一下對象是如何分配記憶體的。

堆記憶體劃分

前面說過，從記憶體回收的角度來看，堆被分為以下幾個部分：

開始創建的對象大多都會直接分配到新生代一塊區域中，只有大對象和經過多次 GC 後依然存活的對象會放置在老年代中。

那麼一個對象在被創建出來後，何時存在與哪個記憶體區域中呢，其具體的分配策略又是什麼呢？下面就讓我們一起來看一下幾個具體的記憶體分配策略，了解一個對象在產生後該何去何從。

對象優先在Eden分配

首先，我們先複習一下 GC 的兩種分類：

Minor GC，又叫新生代GC：發生在新生代的 GC，由於大多數 Java 對象都是朝生夕死的，因此發生這種 GC 十分的頻繁，回收速度一般也會比較快。
Full/Major GC，又叫老年代GC：發生在老年代的 GC,一般會比 Minor GC 慢 10倍以上。

在大多數情況下，對象優先在 Eden 區進行分配。當 Eden 區空間不足時，將會發起一次 Minor GC。

大對象直接進入老年代

首先，我們來看一下什麼是大對象，其一般是指需要大量連續記憶體空間的 Java 對象。最典型的就是很長的字元串和數組。對虛擬機來說大對象是很難處理的對象，因為虛擬機需要一塊連續的大空間進行分配，不過更加難以處理的是朝生夕死的大對象，經常出現的大對象，導致頻繁地觸發 GC 來空出大量連續空間來安置它們，影響了性能。因此，這種情況也警醒開發人員在開發過程中要盡量避免這種問題。

長期存活對象進入老年代

因為 Java 的垃圾回收是採取的分代收集思想。因此新生代的對象也有一定的途徑進入老年代，對應的就是存活時間，為了定位每個對象的存活時間，JVM 給每個對象定義了一個對象年齡計數器，當對象在 Survivor 區每熬過一次 Minor GC，對象的年齡就 +1，當對象的年齡滿足一定的條件(默認為15)，就將其晉陞到老年代。

前面這種晉陞老年代的條件顯得比較的死板。因此在 JVM 中還有一種靈活的方式：如果在 Survivor 空間中相同年齡的所有對象綜合大於 Survivor 空間的一半,那麼年齡大於等於該閥值的對象就可以直接進入老年代，而無須等到滿足要求的年齡。

空間分配擔保

上面說過，在新生代經過 Minor GC 存活的對象，滿足一定的條件會進入老年代 , 因此就需要保證老年代有充足的空間能夠分配。這種擔保方式讓 JVM 在進行 Full GC 的時候，可以進行大膽的操作 (因為 Full GC 十分的耗時,影響性能，因此在 Minor GC 前需要進行一定的判斷）。

上圖就是空間分配擔保的流程，此種方式可以避免 Full GC 過於頻繁，影響性能。

總結

在本文中，我們詳細講述了對象記憶體分配的一些通用策略。了解這些策略可以讓我們明白 JVM 分配對象的邏輯，寫出更加高效健壯的程式碼。

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本系列文章主要借鑒自《深入分析 JavaWeb 技術內幕》和《深入理解 Java 虛擬機-JVM 高級特性與最佳實踐》。