JVM对象内存分配

最新推荐文章于 2024-03-08 09:07:40 发布

q琦一

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分类专栏： Java 文章标签： jvm java

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JVM对象内存分配

对象创建流程

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内存分配方法

类检查通过后，JVM会给对象在对内存中分配空间。
内存分配方法：指针碰撞和空闲列表
指针碰撞：java内存是绝对规整的，用过的内存放一边，空闲的内存放一边，中间放着指针，为对象分配内存即把指针向空闲的那边挪动对象大小的内存空间
空闲列表：内存不规整的情况下，JVM维护了一张空闲列表，记录哪些内存是可用的，分配时从列表上找到一个足够大的空间给实例对象。

内存分配的并发问题

可能出现多个线程创建对象实例，分配内存的情况
解决办法：CAS或者TLAB本地线程分配缓冲
CAS(compare and sweap)乐观锁，多线程情况下，不加锁，若没有发生冲突，结果和预期相同则进行下一步操作，否则重试直到成功。一般使用加上volatile一起使用，cas保证了原子性，volatile保证了变量的可见性。
TLAB(Thread Local Allocation Buffer)本地线程分配缓冲，每个线程在堆中预先分配了一小块内存空间。通过XX:+/UseTLAB参数来设定虚拟机是否使用TLAB(JVM会默认开启XX:+UseTLAB)，XX:TLABSize 指定TLAB大小。

对象头

所有的类信息其实是放在方法区中，C++代码实现的，堆中的对象指针指向方法区中的类的信息。堆中类的信息相当于是C++类信息的镜像，给开发人员使用（反射得到类的名称，构造方法，方法之类的）
对象头：主要有2部分组成，标记字段(hash码，GC分代年龄，锁状态等)和类型指针(堆中的对象指向类元信息的指针)

例子：

/**
 * 查看对象头，计算对象大小
 */
public class ClassHeader {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("---------Object对象---------");
        ClassLayout classLayout = ClassLayout.parseInstance(new Object());
        System.out.println(classLayout.toPrintable());

        System.out.println("---------数组对象---------");
        ClassLayout classLayout1 = ClassLayout.parseInstance(new int[]{});
        System.out.println(classLayout1.toPrintable());
        

        System.out.println("---------实例对象---------");
        ClassLayout classLayout2 = ClassLayout.parseInstance(new A());
        System.out.println(classLayout2.toPrintable());

    }

    private static class A {
        int id;
        String name;
        byte b;
        Object o;
    }
}

执行结果

在这里插入图片描述

指针压缩

jdk6以后默认开启指针压缩，默认为4字节，能够节约空间内存并且提高cpu运行效率。
使用小的指针在内存与缓存直接移动数据占用更小的带宽，GC承受更小的压力。
若堆内存大于32G,指针压缩失效，依旧是8字节

计算机机位32bit，64bit

计算机机位32bit，64bit是代表cpu的寻址能力，寄存器位宽，一次处理的位数。32bit寻址能力2^32约等于4G,内存再大就浪费了，cpu寻址能力最多4G

对象逃逸分析

若对象只在方法内有效，不会被外部访问（如设置完属性无return出去），相反的则是逃逸对象。把非逃逸对象分配到栈内存中，方法执行完出栈就自动释放内存空间，无需GC。

标量替换

标量：不可再被分解的类(如基本数据类型和引用数据类型)
若栈中没有足够大的连续内存分配给非逃逸对象，JVM不会创建该对象，而是存类的成员变量和标记(标记是属于哪个类的)。
开启标量替换参数(-XX:+EliminateAllocations)jdk7以后自动开启
一般栈上分配依赖与逃逸分析+标量替换

堆内存分配（对象动态年龄判断）

年龄1+年龄2+年龄n的多个年龄对象总和超过了Survivor区域的50%，此时就会把年龄n(含)以上的对象都放入老年代。对于朝生夕死的对象，可以将年轻代调大一些，大一些的对象就不会直接进入老年代触发full gc了

老年代内存分配担保机制

减少minor gc的次数，提高效率。在进行minor gc前先判断老年区的内存是否存当前eden区的对象，若有直接进行minor gc。如果没有，看看有没有设置老年代内存分配担保机制(历史上minor gc移到老年代的平均对象大小是否比老年代小)若小则进行minor gc，否则进行full gc再进行minor gc，能够减少minor gc的次数，速度更快，效率更高。

对象内存回收方法

对象内存回收方法：引用计数法和可达性分析法
引用计数法：每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数+1，释放时计数-1，当计数为0时可以回收。
可达性分析法：将“GC Roots” 对象作为起点，从这些节点开始向下搜索引用的对象，找到的对象都标记为非垃圾对象，其余未标记的对象都是垃圾对象
GC Roots根节点：线程栈的本地变量、静态变量、本地方法栈的变量等等

引用类型

强引用：GC不会回收，new()出来的对象
软引用：GC回收，new()对象作为参数如网站的回退，存入缓存不存入内存，有没有影响不大，垃圾回收了网页缓存对象，可以再重新构建。
弱引用：GC回收，将对象用WeakReference软引用类型的对象包裹，弱引用跟没引用差不多，很少用。
如：此处的ThreadLocal是弱引用。Thread维护ThreadLocalMap存储数据的容器
ThreadLocalMap由一个个Entry对象组成，Entry对象的键：ThreadLocal对象值：当前线程所对应的值
虚引用：GC回收，虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系，几乎不用