JVM之对象创建及内存分配机制_new 对象在jvm里面怎么分配的-优快云博客

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对象的创建

对象创建的主要流程

1. 类加载检查

虚拟机遇到一条 new 指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。 new指令对应到语言层面上讲是， new 关键词、对象克隆、对象序列化等。

2. 分配内存

划分内存的方法：

指针碰撞方式：jvm在堆中将已经分配的内存和没有分配的内存用一个指针隔开，当一个新的对象需要分配内存时，这个指针就会向右移动，空出这个新对象内存大小的空间。

空闲列表：如果已使用的内存和空闲的内存之间相互交错是不规则的，那么就不能使用指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录

解决并发问题的方法：

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分配内存空间的动作进行同步处理。多个线程同时去抢占一个内存空间分配对象，抢到了就分配，没抢到就继续抢下一个内存空间。

本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）-JDK8默认使用

把内存分配的动作按照线程划分在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 会默认开启 XX:+ UseTLAB ) ， XX:TLABSize 指定 TLAB 大小。

3. 初始化

内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值(不包括对象头)，如果使用了TLAB的方式进行分配，这一工作过程也可以提前至TLAB分配时进行。

这一步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问

到这些字段的数据类型所对应的零值。

例如 int a 零值为0

4. 设置对象头

初始化零值之后，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC 分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头 Object Header 之中。

在 HotSpot 虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为 3 块区域：对象头（ Header ）、实例数据（ Instance Data ）和对齐填充（Padding ）。

HotSpot 虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈

希码（HashCode ）、 GC 分代年龄( 4bit最大分代年龄不能超过15 )、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID 、偏向时间戳等。对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例，如果对象是数组的话还会有4个字节的数组长度

注意：堆中的对象时给程序员来用的，而堆中对象的对象头里的类型指针指向方法区中的类元数据才是给jvm来用的

5. 执行 <init> 方法

执行构造方法，即对象按照程序员的意愿进行初始化。对应到语言层面上讲，就是为属性赋值（注意，这与上面的赋零值不同，这是由程序员赋的值），和执行构造方法。

例如 int a=100 给a属性赋值为100

注意：Java对象头的大小并不一定是8字节的倍数，但为了提高内存访问效率和CPU高速缓存的利用率，JVM实现可能会选择将对象的大小对齐到某个固定的字节边界，比如8字节的倍数。这种对齐策略是由JVM实现决定的，并不是Java语言规范的一部分。

对象的指针压缩

对象的指针压缩可以减少对象的内存开销，减少堆的压力，同时可以减少minor gc的次数。

什么是 java 对象的 指针压缩 ？

1.jdk1.6 update14 开始，在 64bit 操作系统中， JVM 支持指针压缩

2.jvm 配置参数 :UseCompressedOops ， compressed 压缩、 oop(ordinary object pointer) 对象指针

3. 启用指针压缩 :XX:+UseCompressedOops( 默认开启 ) ，禁止指针压缩 :XX:UseCompressedOops

为什么要进行指针压缩？

1. 在 64 位平台的 HotSpot 中使用 32 位指针，内存使用会多出 1.5 倍左右，使用较大指针在主内存和缓存之间移动数据， 占用较大宽带，同时 GC 也会承受较大压力

2. 为了减少 64 位平台下内存的消耗，启用指针压缩功能

3. 在 jvm 中， 32 位地址最大支持 4G 内存 (2 的 32 次方 ) ，可以通过对对象指针的压缩编码、解码方式进行优化，使得 jvm 只用32 位地址就可以支持更大的内存配置 ( 小于等于 32G)

4. 堆内存小于 4G 时，不需要启用指针压缩， jvm 会直接去除高 32 位地址，即使用低虚拟地址空间

5. 堆内存大于 32G 时，压缩指针会失效，会强制使用 64 位 ( 即 8 字节 ) 来对 java 对象寻址，这就会出现 1 的问题，所以堆内

存不要大于 32G 为好

对象的内存分配

对象栈上分配（实际中出现的比较少）

我们通过JVM内存分配可以知道JAVA中的对象都是在堆上进行分配，当对象没有被引用的时候，需要依靠GC进行回收内存，如果对象数量较多的时候，会给GC带来较大压力，也间接影响了应用的性能。为了减少临时对象在堆内分配的数量，JVM通过 逃逸分析 确定该对象不会被外部访问。如果不会逃逸可以将该对象在 栈上分配 内存，这样该对象所占用的内存空间就可以随栈帧出栈而销毁，就减轻了垃圾回收的压力。当然这里的对象只能是栈能容纳下的小对象

对象逃逸分析 ：就是分析对象动态作用域，当一个对象在方法中被定义后，它可能被外部方法所引用，例如作为调用参数传递到其他地方中。

JVM可以通过开启逃逸分析参数(-XX:+DoEscapeAnalysis)来优化对象内存分配位置，使其通过 标量替换 优先分配在栈上(栈上分配)，JDK7之后默认开启逃逸分析，如果要关闭使用参数(-XX:-DoEscapeAnalysis) ，JDK7之后默认开启。

标量与聚合量： 标量即不可被进一步分解的量，而JAVA的基本数据类型就是标量（如：int，long等基本数据类型以及 reference类型等），标量的对立就是可以被进一步分解的量，而这种量称之为聚合量。而在JAVA中对象就是可以被进一步分解的聚合量。

逃逸分析是为了确定对象只是在方法内部引用，可以分配在栈上。对象是聚合量可以被进一步分解，因为栈中的内存空间有可能不是连续的导致整个对象放不下，这个时候就需要把对象聚合量进行分解成若干部分放到不连续空间的其它位置。

对象在Eden区分配

大多数情况下，对象在新生代中 Eden 区分配。当 Eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

Minor GC/Young GC ：指发生新生代的的垃圾收集动作，Minor GC非常频繁，回收速度一般也比较快。

Major GC/Full GC ：一般会回收老年代，年轻代，方法区的垃圾，Major GC的速度一般会比Minor GC的慢

10倍以上。

Eden与Survivor区默认内存空间比例为 8:1:1

大量的对象被分配在eden区，eden区满了后会触发minor gc，可能会有99%以上的对象成为垃圾被回收掉，剩余存活

的对象会被挪到为空的那块survivor区，下一次eden区满了后又会触发minor gc，把eden区和survivor区垃圾对象回

收，把剩余存活的对象一次性挪动到另外一块为空的survivor区，因为新生代的对象都是朝生夕死的，存活时间很短，所

以JVM默认的8:1:1的比例是很合适的， 让eden区尽量的大，survivor区够用即可，

JVM默认有这个参数-XX:+UseAdaptiveSizePolicy(默认开启)，会导致这个8:1:1比例自动变化，如果不想这个比例有变

化可以设置参数-XX:-UseAdaptiveSizePolicy

大对象直接进入老年代

大对象就是需要大量连续内存空间的对象（比如：字符串、数组）。JVM参数 -XX:PretenureSizeThreshold 可以设置大对象的大小，如果对象超过设置大小会直接进入老年代，不会进入年轻代，这个参数只在 Serial 和ParNew两个收集器下有效。比如设置JVM参数：-XX:PretenureSizeThreshold=1000000 (单位是字节) -XX:+UseSerialGC

为什么要这样呢？

为了避免为大对象分配内存时的复制操作而降低效率。

长期存活的对象将进入老年代

既然虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须能识别哪些对象应放在新生代，哪些对象应放在老年代中。为了做到这一点，虚拟机给每个对象一个对象年龄（Age）计数器。如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC 后仍然能够存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为1。对象在 Survivor 中每熬过一次 MinorGC，年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁，CMS收集器默认6岁，不同的垃圾收集器会略微有点不同），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。

对象动态年龄判断

当前放对象的Survivor区域里(其中一块区域，放对象的那块s区)，一批对象的总大小大于这块Survivor区域内存大小的 50%(-XX:TargetSurvivorRatio可以指定)，那么此时大于等于 这批对象年龄最大值的对象，就可以直接进入老年代了，例如Survivor区域里现在有一批对象，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。这个规则其实是希望那些可能是长期存活的对象，尽早进入老年代。对象动态年 龄判断机制一般是在minor gc之后触发的。

老年代空间分配担保机制

年轻代每次 minor gc 之前JVM都会计算下老年代 剩余可用空间

如果这个可用空间小于年轻代里现有的所有对象大小之和( 包括垃圾对象 )

就会看一个“-XX:-HandlePromotionFailure”(jdk1.8默认就设置了)的参数是否设置了

如果有这个参数，就会看看老年代的可用内存大小，是否大于之前每一次minor gc后进入老年代的对象的 平均大小 。

如果上一步结果是小于或者之前说的参数没有设置，那么就会触发一次Full gc，对老年代和年轻代一起回收一次垃圾，

如果回收完还是没有足够空间存放新的对象就会发生"OOM"

当然，如果minor gc之后剩余存活的需要挪动到老年代的对象大小还是大于老年代可用空间，那么也会触发full gc，full

gc完之后如果还是没有空间放minor gc之后的存活对象，则也会发生“OOM”

当在Minor GC之前执行了Full GC，通常还会执行Minor GC的原因有以下几点：

垃圾回收的分区管理：Java的垃圾回收器通常将堆内存划分为新生代和老年代两个区域。新生代主要存放新创建的对象，而老年代用于存放生命周期较长的对象。在Full GC时，老年代中的对象会被清理，但存活的对象可能会被移回新生代，以便于后续的Minor GC进行管理。
对象的生命周期管理：在垃圾回收过程中，对象根据其生命周期被移动到不同的代。新创建的对象首先被分配到新生代，并在Minor GC中清理不再使用的对象。存活的对象会被移动到老年代。在Full GC时，老年代中的对象也会被清理，但存活的对象可能会被移回新生代。这样做是为了更好地管理对象的生命周期，避免内存碎片化和浪费。
内存空间的连续性：在垃圾回收过程中，JVM需要保证内存空间的连续性，以便于快速分配和回收内存。在Full GC后，即使老年代中的一些对象被移回新生代，JVM仍然需要保证新生代有足够的空间容纳新创建的对象。因此，Minor GC仍然需要进行，以清理新生代中的不再使用的对象。

对象内存回收

堆中几乎放着所有的对象实例，对堆垃圾回收前的第一步就是要判断哪些对象已经死亡（即不能再被任何途径使用的对象）。

引用计数法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加1；当引用失效，计数器就减1；任何时候计数器为0 的对象就是不可能再被使用的。

这个方法实现简单，效率高，但是目前主流的虚拟机中并没有选择这个算法来管理内存，其最主要的原因是它很难解决 对象之间相互循环引用 的问题。 所谓对象之间的相互引用问题，如下面代码所示：除了对象objA 和 objB 相互引用着对方之外，这两个对象之间再无任何引用。但是他们因为互相引用对方，导致它们的引用计数器都不为0，于是引用计数算法无法通知 GC 回收器回收他们。