对象分配内存时的指针碰撞与空闲列表机制及内存分配并发问题的解决方式

对象分配内存时的指针碰撞与空闲列表机制

上一节我们说了创建一个对像的流程
加载类---->类加载检查------>内存分配----->初始化零值----->设置对象头----->执行
这一节我们说一下,内存是怎么分配的,并且再分配的过程中如何解决并发问题

1.指针碰撞(Bump the Pointer)(默认用指针碰撞)

如果java堆中的内存是绝对规整的,所用的用过的内存放在一边,所有没有用过的内存放在另外一边,中间放着一个指针作为分界点,再分配内存的时候,我们首先计算出来对像所需内存大小,之后我们把指针向空闲空间挪对像内存的大小就可以了

2.空闲列表(Free List)
如果java堆中的内存并不是规整的,已使用的内存和未使用的内存是交错的,那就没有办法用指针碰撞这种简单的把指针挪一下就把内存分配的方法了,虚拟机就必须维护一个列表,记录哪些列表是可用的,在分配的之后从列表中找一块大于等于对像大小的一块空间,划分给对像,并更新列表上的记录

在以上内存分配的时候会有并发的问题,再分配A内存的时候还未来得及更新指针或者列表,对像B又同时过来分配内存了,这个时候对像B是不知道内存的最新情况的。。。这又问题有CAS与TLAB这两种解决方法:
1.CAS(compare and swap)
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来对内存分配空间动作进行同步处理。

2.TLAB 本地线程分配缓冲(Thrad Local Allocation Buffer,)
把内存分配的动作按照线程划分为不同的空间之中进行,即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存。
通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定虚拟机是否使用TLAB(JVM会默认开始-XX:+/-UseTLAB),-XX:TLABSize指定TLAB的大小

### 回答1: 指针碰撞空闲列表是内存管理中常用的两种分配和释放内存的方式指针碰撞是指将可用内存分为两个部分,一部分为已分配内存,一部分为未分配内存。在指针碰撞中,一个指针记录了可用内存的起始地址,当需要分配内存指针将会向高地址移动分配的内存大小。当需要释放内存指针会向低地址移动释放的内存大小。指针碰撞适用于连续分配内存的情况,如堆内存。 空闲列表是指记录了所有可用内存块的链表。在空闲列表中,每个节点记录了一块可用内存的起始地址和大小。当需要分配内存,可以遍历空闲列表找到合适大小的内存块并将其分配出去。当需要释放内存,可以将释放的内存块插入到空闲列表中,合并相邻的空闲块以尽量减小内存碎片。空闲列表适用于随机分配内存的情况,如栈内存。 无论是指针碰撞还是空闲列表,都需要考虑内存碎片的问题。内存碎片是指内存被分成了多个小块,这些小块无法被合并使用,从而导致内存浪费。因此,内存管理中通常需要采取措施来尽量避免内存碎片的产生。 ### 回答2: 指针碰撞空闲列表是两种常见的内存管理算法,在动态内存分配过程中起到了重要作用。 指针碰撞是一种简单且高效的内存分配方式,适用于连续且固定大小的内存块。该算法借助一个指针标记空闲内存的起始地址,并通过移动该指针来确定分配或释放内存的位置。当程序申请内存指针向后移动固定的字节数,表示已分配内存的终止位置,并返回当前指针的位置;当释放内存,只需要将指针移动回到初始位置即可。指针碰撞内存分配和回收的过程中避免了内存碎片的产生,但要求内存必须是连续的。 空闲列表是另一种内存分配策略,适用于不固定大小的内存块。它基于维护一个记录内存块空闲占用情况的链表。链表中每个节点包含了一个内存块的起始地址和大小。当申请内存空闲列表会轮询链表,找到第一个大小能够满足需求的空闲内存块,并将该块标记为已占用,并返回其起始地址;当释放内存,会根据释放的内存块的起始地址和大小,将其插入链表中合适的位置,合并相邻的空闲内存块。空闲列表允许不连续的内存分配,但可能会产生内存碎片。 综上所述,指针碰撞适用于固定大小的连续内存分配,通过简单地移动指针来管理内存的分配和回收;而空闲列表适用于不固定大小的不连续内存分配,通过维护一个记录内存空闲占用情况的链表来管理内存。在实际应用中,需要根据实际需求选择适合的内存管理算法。 ### 回答3: 指针碰撞空闲列表是用于管理内存分配和释放的两种常见算法。 指针碰撞是一种简单的内存管理算法,它基于假设内存是连续可用的,分配和释放内存只需要一个指针即可。当系统需要分配一块内存,就将指针指向可用内存的开始位置,并将指针向前移动分配的内存大小。当释放内存,只需要将指针向后移动释放的内存大小即可。指针碰撞适用于固定大小的内存分配,但容易在多线程环境中产生竞争条件。 空闲列表是一种复杂的内存管理算法,它维护了一个记录可用内存块的列表。当系统需要分配内存,会遍历空闲列表,找到足够大的内存块,然后将该块分配出去。当释放内存,会将释放的内存块加入到空闲列表中,并尝试合并相邻的空闲块。空闲列表适用于不同大小的内存分配,但需要额外的数据结构来维护空闲块的信息,增加了内存开销和复杂度。 指针碰撞空闲列表都有各自的优缺点。指针碰撞简单高效,适用于固定大小的内存分配,但不适合并发环境。空闲列表适用于动态大小的内存分配,但需要额外的开销和复杂度。在实际应用中,可以根据具体的场景选择更合适的内存管理算法。
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