为什么 Java 新生代被划分为 S0、S1 和 Eden 区？

最新推荐文章于 2025-06-25 00:25:47 发布

dj_master

最新推荐文章于 2025-06-25 00:25:47 发布

阅读量670

点赞数 13

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： JVM 文章标签： java jvm 算法

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43521001/article/details/148867701

JVM 专栏收录该内容

72 篇文章

订阅专栏

Java 新生代被划分为 Eden 区 和两个 Survivor 区（S0、S1，也称为 From 和 To），主要基于 垃圾回收效率优化 和 内存碎片问题的解决。这种设计是 复制算法（Copying Algorithm） 的具体实现，以下从核心原理、工作流程、优势和调优角度详细说明：

一、新生代分区的核心原理：复制算法

1. 复制算法的基本思想

复制算法将内存分为 两块相等的区域，每次只使用其中一块。当这块区域满时，将 存活的对象 复制到另一块区域，然后清空当前区域。这种方式避免了 标记-清除算法 产生的内存碎片问题，且 效率高（只需处理存活对象）。

2. 新生代的“非对称”复制设计

在实际实现中，Java 虚拟机将新生代分为 Eden 区（较大） 和 两个较小的 Survivor 区（S0、S1），比例通常为 8:1:1（可通过 -XX:SurvivorRatio 调整）。这种设计的核心逻辑是：

大部分对象在 Eden 区创建，并很快死亡（符合“朝生夕死”特性）。
Minor GC 时，将 Eden 区和 当前使用的 Survivor 区（如 S0） 中的存活对象，复制到 另一个 Survivor 区（如 S1），然后清空 Eden 和 S0。
交换 S0 和 S1 的角色（下次 GC 时，S1 成为“当前使用区”，S0 成为“目标区”）。

二、工作流程详解

1. 对象分配与 Eden 区

新对象优先在 Eden 区 分配。
当 Eden 区满时，触发 Minor GC。

2. Minor GC 过程

标记存活对象：扫描 Eden 区和 当前 Survivor 区（如 S0），标记存活的对象。
复制存活对象：将存活对象复制到 另一个 Survivor 区（如 S1）。
- 每个对象有一个 年龄计数器（默认初始为 0），每次 GC 后存活的对象年龄 +1。
清空 Eden 和 S0：复制完成后，Eden 和 S0 被清空，所有存活对象都在 S1 中。
角色交换：S1 成为 新的“当前使用区”，下次 GC 时将作为复制源；S0 变为 “目标区”。

3. 对象晋升老年代

当对象的年龄达到 晋升阈值（默认 15 次 GC，可通过 -XX:MaxTenuringThreshold 调整），会被移动到 老年代。
若 Survivor 区空间不足以容纳所有存活对象，部分对象会 直接晋升 到老年代（即使未达到阈值）。

三、为什么需要两个 Survivor 区？

1. 避免内存碎片

如果只有一个 Survivor 区，每次 GC 后存活对象会分散在内存中，导致 内存碎片。而通过两个 Survivor 区的 来回复制，存活对象被集中移动到新的 Survivor 区，保证内存的 连续性。

2. 优化复制效率

新生代中 大部分对象会快速死亡，存活对象通常只占少数（如 10%）。因此，复制少量存活对象的成本远低于扫描整个新生代。
若不划分 Survivor 区，直接使用复制算法（将内存对半分），会导致 空间利用率低（每次只能用一半内存）。而通过 Eden:S0:S1 = 8:1:1 的设计，实际可用空间达到 90%（Eden + 1 个 Survivor）。

四、优势总结

高效垃圾回收：
- 复制算法只需处理存活对象，且 Survivor 区的设计让复制范围更小（仅 Eden + 1 个 Survivor）。
- Minor GC 速度极快，STW（Stop-The-World）时间短。
内存连续性：
- 避免内存碎片，为大对象分配提供良好的连续空间。
空间利用率高：
- 通过非对称分区（8:1:1），实际可用内存达 90%，远高于传统复制算法的 50%。
对象晋升机制合理：
- 年龄阈值筛选出长期存活的对象，将其移至老年代，减少老年代的回收频率。

五、常见调优参数

Survivor 区比例：
- -XX:SurvivorRatio=8（默认）：Eden 区与单个 Survivor 区的比例为 8:1。
- 若对象存活率高，可适当增大 Survivor 区（如 -XX:SurvivorRatio=4）。
晋升阈值：
- -XX:MaxTenuringThreshold=15（默认）：对象经过 15 次 Minor GC 后晋升到老年代。
- 对于短期对象较多的场景，可降低阈值（如 -XX:MaxTenuringThreshold=3），加快对象晋升。
动态年龄计算：
- -XX:TargetSurvivorRatio=50（默认）：当 Survivor 区的对象达到 50% 时，动态调整晋升阈值（让部分年龄未达阈值的对象提前晋升），避免 Survivor 区溢出。