深入理解Java虚拟机(第三弹)- JVM 内存分配与回收策略原理,从此告别 JVM 内存分配文盲

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虚拟机系列文章


在前面的一篇文章中讲到了一些关于JVM调优的知识,但是,其实,还是有一些问题没有非常清楚的可以回答的,这里先给出几个问题,然后,我们再展开这篇文章需要讲解的知识。

  • 我们生成的对象最开始在哪分配?Eden?Survivor?还是老年代呢?- 进入到老年代需要满足什么条件呢?
    接下来,我们就带着这两个问题展开全文。

1 对象优先在哪分配

其实,通过前面几篇文章的讲解,这个问题其实已经见怪不怪了,在大多数的情况下,对象都是在新生代Eden区分配的,在前面的文章我们提到,在Eden区中如果内存不够分配的话,就会进行一次 Minor GC。同时,我们还知道年轻代中默认下 Eden:Survivor0:Survivor2 = 8:1:1,同时,还能通过参数 -XX:SurvivorRatio来设置这个比例(关于这些参数的分析都可以查看这篇文章:深入理解Java虚拟机-常用vm参数分析)。

下面我们通过一个例子来分析是不是这样的。

1.1 实例

给定JVM参数:-Xms40M -Xmx40M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=4

前面三个参数设置Java堆的大小为40M,新生代为10M,紧跟着后面两个是用于输入GC信息。更多参数可以查看这篇文章:深入理解Java虚拟机-常用vm参数分析。


 1/**
 2 * @ClassName Test_01
 3 * @Description 参数:-Xms40M -Xmx40M -Xmn20M -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC -XX:SurvivorRatio=8
 4 * @Author 欧阳思海
 5 * @Date 2019/12/3 16:00
 6 * @Version 1.0
 7 **/
 8public class Test_01 {
 9
10    private static final int M = 1024 * 1024;
11
12    public static void test() {
13        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14        alloc1 = new byte[5 * M];
15        alloc2 = new byte[5 * M];
16        alloc3 = new byte[5 * M];
17        alloc4 = new byte[10 * M];
18
19    }
20
21    public static void main(String[] args) {
22        test();
23    }
24
25}

输入结果:

分析

  • eden:from:to=8:1:1,这个因为前面设置了参数 -XX:SurvivorRatio=8。- 新生代分配了20M的内存,所以前面三个 byte数组可以分配,但是,分配第四个的时候,空间不够,所以,需要进行一次 Minor GC,GC之后,新生代从 12534K变为 598K。- 前面在新生代分配的内存 Minor GC之后,进入到了 Survivor,但是,Survivor不够分配,所以进入到了 老年代,老年代已用内存达到了 50%

    1.2 回答问题

所以,经过上面的例子我们发现,对象一般优先在新生代分配的,如果新生代内存不够,就进行Minor GC回收内存。

2 进入到老年代需要满足什么条件

先给出答案,分为几点。

  • 条件①:大对象直接进入到老年代- 条件②:长期存活的对象可以进入到老年代- 条件③:如果在Survivor空间中相同年龄所有对象的大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于等于该年龄的对象直接进入到老年代

    2.1 分析条件①

  • 哪些属于大对象呢?
    一般来说大对象指的是很长的字符串及数组,或者静态对象
  • 那么需要满足多大才是大对象呢?
    这个虚拟机提供了一个参数 -XX:PretenureSizeThreshold=n,只需要大于这个参数所设置的值,就可以直接进入到老年代。

step1: 解决了这两个问题,首先,我们不设置上面的参数的例子,将对象的内存大于Eden的大小看看情况。


 1/**
 2 * @ClassName Test_01
 3 * @Description 参数:-Xms40M -Xmx40M -Xmn20M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
 4 * @Author 欧阳思海
 5 * @Date 2019/12/3 16:00
 6 * @Version 1.0
 7 **/
 8public class Test_01 {
 9
10    private static final int M = 1024 * 1024;
11
12    public static void test() {
13        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14//        alloc1 = new byte[5 * M];
15//        alloc2 = new byte[5 * M];
16//        alloc3 = new byte[5 * M];
17        alloc4 = new byte[22 * M];
18
19    }
20
21    public static void main(String[] args) {
22        test();
23    }
24
25}

我们发现分配失败,Java堆溢出,因为超过了最大值。

step2: 下面我们看一个例子:设置 -XX:PretenureSizeThreshold=104,857,600,这个单位是B字节(Byte/bait),所以这里是 100M


 1/**
 2 * @ClassName Test_01
 3 * @Description 参数:-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC -XX:PretenureSizeThreshold=104,857,600
 4 * @Author 欧阳思海
 5 * @Date 2019/12/3 16:00
 6 * @Version 1.0
 7 **/
 8public class Test_01 {
 9
10    private static final int M = 1024 * 1024;
11
12    public static void test() {
13        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14//        alloc1 = new byte[5 * M];
15//        alloc2 = new byte[5 * M];
16//        alloc3 = new byte[5 * M];
17        alloc4 = new byte[500 * M];
18
19    }
20
21    public static void main(String[] args) {
22        test();
23    }
24
25}

发现新生代没有分配,直接在老年代分配。

注意: 参数 PretenureSizeThreshold只对 Serial ParNew两款收集器有效。

2.2 分析条件②

进入老年代规则:这里需要知道虚拟机对每个对象有个对象年龄计数器,如果对象在Eden出生经过第一次Minor GC后任然存活,并且能够被Survivor容纳,将被移动到Survivor空间中,并且年龄设置为1。接下来,对象在Survivor中每次经过一次Minor GC,年龄就增加1,默认当年龄达到15,就会进入到老年代。

晋升到老年代的年龄阈值,可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold设置。

在下面的实例中,我们设置 -XX:MaxTenuringThreshold=1


 1/**
 2 * @ClassName Test_01
 3 * @Description 参数:-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC -XX:MaxTenuringThreshold=1
 4 * @Author 欧阳思海
 5 * @Date 2019/12/3 16:00
 6 * @Version 1.0
 7 **/
 8public class Test_01 {
 9
10    private static final int M = 1024 * 1024;
11
12    public static void test() {
13        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14        alloc1 = new byte[300 * M];
15        alloc2 = new byte[300 * M];
16        alloc3 = new byte[300 * M];
17        alloc4 = new byte[500 * M];
18
19    }
20
21    public static void main(String[] args) {
22        test();
23    }
24
25}

从结果可以看出,from和to都没有占用内存,而老年代则占用了很多内存。

2.3 分析条件③

条件③是:如果在Survivor空间中相同年龄所有对象的大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于等于该年龄的对象直接进入到老年代,而不需要等到参数 -XX:MaxTenuringThreshold设置的年龄。

实例分析


 1/**
 2 * @ClassName Test_01
 3 * @Description 参数:-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
 4 * @Author 欧阳思海
 5 * @Date 2019/12/3 16:00
 6 * @Version 1.0
 7 **/
 8public class Test_01 {
 9
10    private static final int M = 1024 * 1024;
11
12    public static void test() {
13        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14        alloc1 = new byte[100 * M];
15        alloc2 = new byte[100 * M];
16        //分配alloc3之前,空间不够,所以minor GC,接着分配alloc3=900M大于Survivor空间一半,直接到老年代。
17        alloc3 = new byte[900 * M];
18
19//        alloc4 = new byte[500 * M];
20
21    }
22
23    public static void main(String[] args) {
24        test();
25    }
26
27}

输入结果:

分配alloc3之前,空间不够,所以minor GC,接着分配alloc3=900M大于Survivor空间一半,直接到老年代。从而发现,survivor占用0,而老年代占用900M。

3 总结

这篇文章主要讲解了JVM内存分配与回收策略的原理,回答了下面的这两个问题。

  • 我们生成的对象最开始在哪分配?Eden?Survivor?还是老年代呢?- 进入到老年代需要满足什么条件呢?
    ```

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