对象分配过程
1)依据逃逸分析,判断是否能栈上分配? 如果可以,使用标量替换方式,把对象分配到vm stack中。如果 线程销毁或方法调用结束后,自动销毁,不需要 gc 回收器 介入。否则,继续下一步。
2)判断是否大对象? 如果是,直接分配到堆上 old generation 老年代上。如果对象变为垃圾后,由老年代gc 收集器(比如 parallel old, cms, g1)回收。否则,继续下一步。
3)判断是否可以在 tlab中分配? 如果是,在 tlab中分配堆上eden区。否则,在 tlab外堆上的eden区分配。
栈上分配
本质上是jvm提供的一个优化技术。
基本思想:将线程私有的对象打散分配在栈 vm stack上
优点: 可以在函数调用结束后自行销毁对象,不需要垃圾回收器的介入,有效避免垃圾回收带来的负面影响栈上分配速度快,提高系统性能
局限性: 栈空间小,对于大对象无法实现栈上分配
技术基础: 逃逸分析、标量替换
什么是逃逸分析?
关于 java 逃逸分析的定义:
逃逸分析(escape analysis)简单来讲就是,java hotspot 虚拟机可以分析新创建对象的使用范围,并决定是否在 java 堆上分配内存的一项技术。
逃逸分析的 jvm 参数如下:
开启逃逸分析:-xx:+doescapeanalysis
关闭逃逸分析:-xx:-doescapeanalysis
显示分析结果:-xx:+printescapeanalysis
逃逸分析技术在 java se 6u23+ 开始支持,并默认设置为启用状态,可以不用额外加这个参数。
逃逸分析优化
针对上面第三点,当一个对象没有逃逸时,可以得到以下几个虚拟机的优化。
1) 锁消除
我们知道线程同步锁是非常牺牲性能的,当编译器确定当前对象只有当前线程使用,那么就会移除该对象的同步锁。
例如,stringbuffer 和 vector 都是用 synchronized 修饰线程安全的,但大部分情况下,它们都只是在当前线程中用到,这样编译器就会优化移除掉这些锁操作。
锁消除的 jvm 参数如下:
开启锁消除:-xx:+eliminatelocks
关闭锁消除:-xx:-eliminatelocks
锁消除在 jdk8 中都是默认开启的,并且锁消除都要建立在逃逸分析的基础上。
2) 标量替换
首先要明白标量和聚合量,基础类型和对象的引用可以理解为标量,它们不能被进一步分解。而能被进一步分解的量就是聚合量,比如:对象。
对象是聚合量,它又可以被进一步分解成标量,将其成员变量分解为分散的变量,这就叫做标量替换。
这样,如果一个对象没有发生逃逸,那压根就不用创建它,只会在栈或者寄存器上创建它用到的成员标量,节省了内存空间,也提升了应用程序性能。
标量替换的 jvm 参数如下:
开启标量替换:-xx:+eliminateallocations
关闭标量替换:-xx:-eliminateallocations
显示标量替换详情:-xx:+printeliminateallocations
标量替换同样在 jdk8 中都是默认开启的,并且都要建立在逃逸分析的基础上。
3) 栈上分配
当对象没有发生逃逸时,该对象就可以通过标量替换分解成成员标量分配在栈内存中,和方法的生命周期一致,随着栈帧出栈时销毁,减少了 gc 压力,提高了应用程序性能。
示例代码
上述代码调用了1亿次alloc(),如果是分配到堆上,大概需要 2.2 gb的堆空间,如果堆空间小于该值,必然会触发gc。
使用如下vm参数运行,发现不会触发gc:
使用如下参数(任意一行)运行,会发现触大量 gc:
tlab 分配
tlab,全称thread local allocation buffer, 即:线程本地分配缓存。这是一块线程专用的内存分配区域。
tlab占用的是eden区的空间。
在tlab启用的情况下(默认开启),jvm会为每一个线程分配一块tlab区域。
为什么需要tlab?
这是为了加速对象的分配。
由于对象一般分配在堆上,而堆是线程共用的,因此可能会有多个线程在堆上申请空间,而每一次的对象分配都必须线程同步,会使分配的效率下降。
考虑到对象分配几乎是java中最常用的操作,因此jvm使用了tlab这样的线程专有区域来避免多线程冲突,提高对象分配的效率。
局限性: tlab空间一般不会太大(占用eden区),所以大对象无法进行tlab分配,只能直接分配到堆 heap上。
大对象
大对象的 jvm 参数如下:
大对象到底多大:-xx:pretenuresizethreshold=n (仅适用于 defnew / parnew新生代垃圾回收器 ) https://bugs.openjdk.java.net/browse/jdk-8050209
g1回收器的大对象判断,则依据region的大小(-xx:g1heapregionsize)来判断,如果对象大于region50%以上,就判断为大对象humongous object。