04-JVM虚拟机-课堂笔记

04-JVM虚拟机

1. JVM虚拟机概述

1.4 对象的创建流程与内存分配

1.4.1 创建流程

1.4.2 对象内存分配方式

内存分配的方法有两种：不同垃圾收集器不一样

• 指针碰撞(Bump the Pointer)

• 空闲列表(Free List)

分配方法	说明	收集器
指针碰撞(Bump the Pointer)	内存地址是连续的（新生 代）	Serial 和 ParNew 收集器
空闲列表(Free List)	内存地址不连续（老年代）	CMS 收集器和 Mark-Sweep 收集 器

指针碰撞示意图：

1.4.3 内存分配安全问题

在分配内存的时候，虚拟机给A线程分配内存过程中，指针未修改。此时B线程同时使用了同样一块内存。是不是就出现了线程的安全性问题？

在JVM中有两种解决办法：

1. CAS 是乐观锁的一种实现方式。虚拟机采用 CAS 配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。

2. TLAB本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer即TLAB)：为每一个线程预先分配一块内存

JVM在第一次给线程中的对象分配内存时，首先使用CAS进行TLAB的分配。当对象大于TLAB中的剩余内存或TLAB的内存已用尽时，再采用上述的CAS进行内存分配。

对象内存分配流程【重要】：

1.4.4 对象怎样才会进入老年代？重点

内存担保机制是个怎么回事？

对象内存分配：

• 新生代：新对象大多数都默认进入新生代的Eden区

• 进入老年代的条件：四种情况

  • 存活年龄太大，默认超过15次【-XX:MaxTenuringThreshold】
  • 动态年龄判断：MinorGC之后，发现Survivor区中的一批对象的总大小大于了这块Survivor区的50%，那么就会将此时大于等于这批对象年龄最大值的所有对象，直接进入老年代
    • 举个栗子：Survivor区中有一批对象，年龄分别为年龄1+年龄2+年龄n的多个对象，对象总和大小超过了Survivor区域的50%，此时就会把年龄n及以上的对象都放入老年代。
    • 为什么会这样？希望那些可能是长期存活的对象，尽早进入老年代。
    • -XX:TargetSurvivorRatio可以指定
  • 大对象直接进入老年代：前提是Serial和ParNew收集器
    • 举个栗子：字符串或数组
    • -XX:PretenureSizeThreshold一般设置为1M
    • 为什么会这样？为了避免大对象分配内存时的复制操作降低效率。避免了Eden和 Survivor区的复制
  • MinorGC后，存活对象太多无法放入Survivor

空间担保机制：当新生代无法分配内存的时候，我们想把新生代的老对象转移到老年代，然后把新对象放入腾空的新生代。此种机制我们称之为内存担保。

• MinorGC前，判断老年代可用内存是否小于新时代对象全部对象大小，如果小于则继续判

• 断判断老年代可用内存大小是否小于之前每次MinorGC后进入老年代的对象平均大小

• 如果是，则会进行一次FullGC，判断是否放得下，放不下OOM

• 如果否，则会进行一些MinorGC：

  • MinorGC后，剩余存活对象小于Survivor区大小，直接进入Survivor区
  • MinorGC后，剩余存活对象大于Survivor区大小，但是小于老年代可用内存，直接进入老年代
  • MinorGC后，剩余存活对象大于Survivor区大小，也大于老年代可用内存，进行FullGC
  • FullGC之后，任然没有足够内存存放MinorGC的剩余对象，就会OOM

老年代的担保示意图：

1.4.5 案例演示：对象分配过程

01-大对象直接进入老年代

package com.hero.jvm.object;

/**
 * 测试：大对象直接进入到老年代
 * -Xmx60m -Xms60m -XX:NewRatio=2 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+PrintGCDetails -XX:PretenureSizeThreshold
 */
public class YoungOldArea {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 20]; // 20M
    }
}

• -XX:NewRatio=2 新生代与老年代比值

• -XX:SurvivorRatio=8 新生代中，Eden与两个Survivor区域比值

• -XX:+PrintGCDetails 打印详细GC日志

• -XX:PretenureSizeThreshold 对象超过多大直接在老年代分配，默认值为0，不限制

02-对象内存分配的过程：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;

/**
 * -Xmx600m -Xms600m -XX:+PrintGCDetails
 */
public class HeapInstance {
   
   
    public static void main(String[] args) {
   
   
        List<Picture> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
   
   
            try {
   
   
                Thread.sleep(20);
            } catch (InterruptedException e) {
   
   
                e.printStackTrace();
            }
            list.add(new Picture(new Random().nextInt(1024 * 1024)));
        }
    }
}

class Picture {
   
   
    private byte[] pixels;

    public Picture(int length) {
   
   
        this.pixels = new byte[length];
    }
}

1.4.6 案例演示：内存担保机制

案例准备

• JVM参数： -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 - XX:+UseSerialGC

• 分配三个1MB的对象和一个5MB的对象

• -Xmn10M新生代内存的最大值：包括Eden区和两个Survivor区的总和

代码如下：

/**
 * 内存分配担保案例
 */
public class MemoryAllocationGuarantee {
   
   
    private static final int _1MB = 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args) {
   
   
        memoryAllocation();
    }

    public static void memoryAllocation() {
   
   
        byte[] allocation1, allocation2, allocation3, allocation4;
        allocation1 = new byte[1 * _1MB]; // 1M
        allocation2 = new byte[1 * _1MB]; // 1M
        allocation3 = new byte[1 * _1MB]; // 1M
        allocation4 = new byte[5 * _1MB]; // 5M

        System.out.println("完毕");
    }
}