01、背景介紹

本篇綜合之前的知識，重點介紹一下對象的內(nèi)存分配流程。

02、對象的內(nèi)存分配原則

在之前的 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)布局的文章中，我們介紹到了 Java 堆的內(nèi)存布局，由 年輕代 (Young Generation) 和老年代 (Old Generation) 組成，默認情況下按照1 : 2的比例來分配空間。

其中年輕代又被劃分為三個不同的區(qū)域：Eden 區(qū)、From Survivor 區(qū)、To Survivor 區(qū)，默認情況下按照8 : 1 : 1的比例來分配空間。

Java 堆的內(nèi)存布局，可以用如下圖來概括。

圖片

當創(chuàng)建的對象不再被使用了是需要被回收掉的，以便騰出空間給新的對象使用，這就是對象的垃圾回收，也就是對象的 GC，我們會在后續(xù)的文章中再次介紹對象的垃圾回收算法以及垃圾收集器。

本次我們重點介紹下，創(chuàng)建不同大小的對象，在堆空間中發(fā)生的內(nèi)存分配變化，以便后續(xù)更好的理解 GC 調(diào)優(yōu)過程。

2.1、對象優(yōu)先分配在 Eden 區(qū)

默認情況下，創(chuàng)建的對象會優(yōu)先分配在年輕代的 Eden 區(qū)，當 Eden 區(qū)不夠用的時候，會觸發(fā)一次 Minor GC。

什么是 Minor GC 呢？

Minor GC 指的是 JVM 發(fā)生在年輕代的垃圾回收動作，效率高、速度快，但是只清除年輕代的垃圾對象。

與之對應的還有 Major GC 和 Full GC，Major GC 指的是 JVM 發(fā)生在老年代的垃圾回收動作，Major GC 的速度一般要比 Minor GC 慢 10 倍以上；同時，許多 Major GC 是由 Minor GC 引起的，因此把這個過程也稱之為 Full GC，也就是對整個堆進行垃圾回收。

當 Eden 區(qū)滿了以后，會發(fā)生 Minor GC，存活下來的對象會被移動到 Survivor 區(qū)，如果 Survivor 區(qū)裝不下這批對象，此時會直接移動到老年代。

通常年輕代的對象存活時間都很短，在 Minor GC 后，大部分的對象都會被回收掉，但是也不排除個例情況，存活下來的對象的年齡會進行 +1，當年齡達到 15歲時，也會被移動到老年代。

用戶可以通過-XX:MaxTenuringThreshold參數(shù)來調(diào)整年齡的閥值，默認是 15，最大值也是 15。

2.2、大對象直接進入老年代

所謂大對象，顧名思義就是占用內(nèi)存比較多的對象，大對象一般可以直接分配到老年代，這是 JVM 的一種優(yōu)化設計。

用戶可以手動通過-XX:PretenureSizeThreshold參數(shù)設置大對象的大小，默認是 0，意味著任何對象都會優(yōu)先在年輕代的 Eden 區(qū)分配內(nèi)存。

試想一下，假如大對象優(yōu)先在 Eden 區(qū)中分配，給其它的對象預留的空間就會變小，此時很容易觸發(fā) Minor GC，經(jīng)過多次 GC 之后，大對象可能會繼續(xù)存活，最終還是會被轉(zhuǎn)移到老年代。

與其如此，還不如直接分配到老年代。

2.3、對象動態(tài)年齡判斷機制

對象動態(tài)年齡判斷，簡單的說就是對 Survivor 區(qū)的對象年齡從小到大進行累加，當累加到 X 年齡（某個年齡）時占用空間的總和大于 50%，那么比 X 年齡大的對象都會移動到老年代。

這種機制是 JVM 的一個預測機制，虛擬機并不是完全要求對象年齡必須達到 15 才能移動到老年代。當 survivor 區(qū)快要滿了并且存在一批可能會長期存活的對象，那不如提前進入老年代，減少年輕代的壓力。

用戶可以使用-XX:TargetSurvivorRatio參數(shù)來設置保留多少空閑空間，默認值是 50。

2.4、逃逸分析

逃逸分析是一項比較前沿的優(yōu)化技術(shù)，它并不是直接優(yōu)化代碼的手段，而是為其它優(yōu)化手段提供了分析技術(shù)。

什么是逃逸分析呢？

當一個對象在方法里面被定義后，它可能被外部方法所引用，例如作為調(diào)用參數(shù)傳遞到其他方法中，這種稱為方法逃逸；甚至還有可能被外部線程訪問到，譬如賦值給可以在其他線程中訪問的實例變量，這種稱為線程逃逸。

如果能證明一個對象不會逃移到方法外或者線程之外，換句話說就是別的方法或線程無法通過任何途徑訪問到這個對象，虛擬機可以通過一些途徑為這個變量進行一些不同程度的優(yōu)化。

比如棧上分配、同步消除、標量替換等優(yōu)化操作。

2.4.1、棧上分配

在上文我們提及到，對象會優(yōu)先在堆上分配，垃圾收集器會定期回收堆內(nèi)存中不再使用的對象，但這塊的內(nèi)存回收很耗時。

如果確定一個對象不會逃逸出方法之外，讓這個對象在棧上分配，對象所占用的內(nèi)存空間就可以隨著棧幀出棧而銷毀，這樣垃圾收集器的壓力將會小很多。

2.4.2、同步消除

線程同步本身是一個相對耗時的操作，如果逃逸分析能夠確定一個變量不會逃逸出線程，無法被其他線程訪問，那么這個變量的讀寫肯定就不會有競爭，此時虛擬機會對這個變量，實施的同步措施進行消除，比如去掉同步鎖來運行方法。

2.4.3、標量替換

標量是指一個數(shù)據(jù)已經(jīng)無法再分解成更小的數(shù)據(jù)來表示了，比如 Java 虛擬機中的原始數(shù)據(jù)類型（int，long 等數(shù)值類型以及 reference 類型）等都不能進一步分解，它們可以稱為標量。相對的，如果一個數(shù)據(jù)可以繼續(xù)分解，那它稱為聚合量。

Java 中最典型的聚合量是對象，如果逃逸分析證明一個對象不會被外部訪問，并且這個對象是可分解的，那程序真正執(zhí)行的時候?qū)⒖赡懿粍?chuàng)建這個對象，而改為直接創(chuàng)建它的若干個被這個方法使用到的成員變量來代替，拆散后的變量便可以被單獨分析與優(yōu)化，可以各自分別在棧幀或寄存器上分配空間，原本的對象就無需整體分配空間了。

默認情況下逃逸分析是關閉的，用戶可以使用-XX:+DoEscapeAnalysis參數(shù)來手動開啟逃逸分析。

03、小結(jié)

綜合以上的內(nèi)容，對象的內(nèi)存分配流程，可以用如下圖來概括。

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由此可知，對象在內(nèi)存分配的時候，會根據(jù)不同情況來判斷合理分配，以便 JVM 更快捷的進行回收資源。

04、參考

1.https://zhuanlan.zhihu.com/p/267223891

2.https://zhuanlan.zhihu.com/p/401057707

3.https://www.cnblogs.com/xrq730/p/4827590.html

4.https://www.jianshu.com/p/3d38cba67f8b

6.https://blog.csdn.net/clover_lily/article/details/80095580

7.https://blog.csdn.net/FIRE_TRAY/article/details/51275788

8.https://blog.csdn.net/yb970521/article/details/108015984