Java技术体系中所提倡的自动内存管理最终可以归结为自动化地解决了两个问题:给对象分配内存以及回收分配给对象的内存。
对象的内存分配,往大方向讲,就是在堆上分配,对象主要分配在新生代的Eden区上,如果启动了本地线程分配缓冲(TLAB),将按线程优先在TLAB上分配。少数情况下也可能会直接分配在老年代中,分配堆规则并不是百分之百固定的。
新生代GC和老年代GC
在了解分配策略之前,先了解一下新生代(Minor)GC和老年代(Full/Major)GC有什么不同。
- 新生代GC(Minor GC):指发生在新生代的垃圾收集动作,因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性,所以Minor GC非常频繁,一般回收速度也比较快。
- 老年代GC(Major/Full GC):指发生在老年代的GC,出现了Major GC,经常会伴随至少一次的Minor GC(但并非绝对,在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程)。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。
对象优先在Eden分配
大多数情况下,对象在新生代Eden区中分配。当Eden区没有足够的空间进行分配时,虚拟机将发起一次Minor GC。
当给一个对象分配内存的的时候,发现Eden已经被占用的了一部分,剩余的空间已不足以分配当前对象所需的内存,因此发生Minor GC。GC期间虚拟机首先尝试把Eden中的对象放入Survivor空间中,如果Survivor中的空间大小不足的话,就会通过分配担保机制提前转移到老年代去。
大对象直接进入老年代
所谓的大对象是指,需要大量连续内存空间的Java对象,最典型的大对象就是那种很长的字符串以及数组。
虚拟机提供了一个-XX:PretenureSizeThreshold参数,令大于这个设置值的对象直接在老年代分配,这样做的目的是避免Eden区及两个Survivor区之间发生大量的内存复制(新生代采用复制算法收集内存)。
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出生经过一次Minor GC后仍然存活,并且能够被Survivor容纳的话,将被移动到Survivor空间中,并且对象年龄设为1。
对象在Survivor区中每熬过一次Minor GC,年龄就增加1岁,当他的年龄增加到一定程度(默认为15岁),就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代中的阈值,可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold设置。
动态对象年龄判定
为了更好的适应不同程序的内存状况,虚拟机并不是永远的要求对象的年龄达到了阈值才能晋升到老年代中,如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代,无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。
空间分配担保
在发生Minor GC之前,虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间,如果这个条件成立,那么Minor GC可以确保是安全的。如果不成立,则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败。如果允许,那么会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小,如果大于,将尝试着进行一次Minor GC,尽管这次Minor GC是有风险的;如果小于,或者HandlePromotionFailure设置不允许冒险,那这时也要改为进行一次Full GC。
取平均值进行比较其实仍然是一种动态概率的手段,也就是说,如果某次Minor GC存活后的对象突增,远远高于平均值的话,依然会导致担保失败(Handle Promotion Failure)。如果出现了HandlePromotionFailure失败,那就只好在失败后重新发起一次Full GC。
虽然担保失败时绕的圈子是最大的,但大部分情况下都还是会将HandlePromotionFailure开关打开,避免Full GC过于频繁。