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Java虚拟机 JVM内存分配与回收策略原理告别JVM内存分配文盲

深入理解Java虚拟机

发布日期: 2019-12-03

作者: 欧阳思海

文章字数: 1.9k

阅读时长: 7 分

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本人花费半年的时间总结的《Java面试指南》已拿腾讯等大厂offer，已开源在github ，欢迎star！

本文GitHub https://github.com/OUYANGSIHAI/JavaInterview 已收录，这是我花了6个月总结的一线大厂Java面试总结，本人已拿大厂offer，欢迎star

原文链接：blog.ouyangsihai.cn >> 深入理解Java虚拟机-JVM内存分配与回收策略原理，从此告别JVM内存分配文盲

Java虚拟机深入理解系列全部文章更新中…

在前面的一篇文章深入理解Java虚拟机-如何利用VisualVM进行性能分析中讲到了一些关于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。

/**
 * @ClassName Test_01
 * @Description 参数：-Xms40M -Xmx40M -Xmn20M -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC -XX:SurvivorRatio=8
 * @Author 欧阳思海
 * @Date 2019/12/3 16:00
 * @Version 1.0
 **/
public class Test_01 {

    private static final int M = 1024 * 1024;

    public static void test() {
        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
        alloc1 = new byte[5 * M];
        alloc2 = new byte[5 * M];
        alloc3 = new byte[5 * M];
        alloc4 = new byte[10 * M];

    }

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

}

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。

/**
 * @ClassName Test_01
 * @Description 参数：-Xms40M -Xmx40M -Xmn20M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
 * @Author 欧阳思海
 * @Date 2019/12/3 16:00
 * @Version 1.0
 **/
public class Test_01 {

    private static final int M = 1024 * 1024;

    public static void test() {
        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
//        alloc1 = new byte[5 * M];
//        alloc2 = new byte[5 * M];
//        alloc3 = new byte[5 * M];
        alloc4 = new byte[22 * M];

    }

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

}

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。

/**
 * @ClassName Test_01
 * @Description 参数：-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC -XX:PretenureSizeThreshold=104,857,600
 * @Author 欧阳思海
 * @Date 2019/12/3 16:00
 * @Version 1.0
 **/
public class Test_01 {

    private static final int M = 1024 * 1024;

    public static void test() {
        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
//        alloc1 = new byte[5 * M];
//        alloc2 = new byte[5 * M];
//        alloc3 = new byte[5 * M];
        alloc4 = new byte[500 * M];

    }

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

}

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和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。

/**
 * @ClassName Test_01
 * @Description 参数：-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC -XX:MaxTenuringThreshold=1
 * @Author 欧阳思海
 * @Date 2019/12/3 16:00
 * @Version 1.0
 **/
public class Test_01 {

    private static final int M = 1024 * 1024;

    public static void test() {
        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
        alloc1 = new byte[300 * M];
        alloc2 = new byte[300 * M];
        alloc3 = new byte[300 * M];
        alloc4 = new byte[500 * M];

    }

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

}

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

/**
 * @ClassName Test_01
 * @Description 参数：-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
 * @Author 欧阳思海
 * @Date 2019/12/3 16:00
 * @Version 1.0
 **/
public class Test_01 {

    private static final int M = 1024 * 1024;

    public static void test() {
        byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
        alloc1 = new byte[100 * M];
        alloc2 = new byte[100 * M];
        //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。
        alloc3 = new byte[900 * M];
        
//        alloc4 = new byte[500 * M];

    }

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

}

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？

本人花费半年的时间总结的《Java面试指南》已拿腾讯等大厂offer，已开源在github ，欢迎star！

本文GitHub https://github.com/OUYANGSIHAI/JavaInterview 已收录，这是我花了6个月总结的一线大厂Java面试总结，本人已拿大厂offer，欢迎star

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