【第六篇】深入学习Java虚拟机之内存分配与回收策略

说明：是在Serial/Serial Old收集器下的内存分配和回收策略

两个概念

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死的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
Full GC： 指发生在老年代的GC，出现了Major GC。Major GC的速度一般会比Minor GC 慢10倍以上

内存的分配策略

1. 优先在Eden上分配

大多数情况下，对象在新生代Eden上分配。当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一起Minor GC。

我们可以看一个例子：

设置参数：
-XX:+PrintGCDetails：收集器日志参数
-Xms20m：堆初始分配大小
-Xmx20m：堆最大可扩展内存空间，同-Xms值想同，则意味着堆不可扩展
-Xmn10m：新生代分配10M

剩下10M分配给老年代。

-XX:SurvivorRatio=8设定新生代中Eden区与Survivor区的空间占比是8：1，即Eden区域为8M。

private static final int _1MB = 1024 * 1024;
/**
* VM 参数：-verbose:gc -Xms20m -Xmx20m -Xmn10m -XX:+PrintGCDetails
* -XX:SurvivorRatio=8
*/
public static void testAllocation() {
  byte[] allocation1,allocation2,allocation3,allocation4;
  allocation1 = new byte[2 * _1MB];
  allocation2 = new byte[2 * _1MB];
  allocation3 = new byte[2 * _1MB];
  allocation4 = new byte[4 * _1MB]; // 出现一次Minor GC
}

运行结果如下图所示：

运行结果

说明：
在为allocation4对象分配内存空间时，会发生一次Minor GC，GC的结果是新生代6651KB变为148KB，而总内存占用量则几乎没有减少，因为allocation1、allocation2、allocation3三个对象都是存活的，虚拟机几乎没有找到可回收的对象）

这次GC发生的原因是因为给allocation4分配内存的时候，Eden已经被占用了6MB，剩下的空间不足以分配allocation4对象需要的4MB空间，因此发生MinorGC。

但是，GC期间发现3个2MB的对象全部无法放入Survivor空间，因为Survivor空间只有1MB大小，所以只能通过分配担保机制，将Eden空间里分配的allocation1、allocation2、allocation3对象转移到老年代中。

这次GC结束后，4MB的allocation4对象顺利分配在Eden中，因此程序最后执行完的结果是Eden占用4MB（被allocation4占用），Survivor空闲，老年代被占用6MB（被转移来的allocation1、allocation2、allocation3对象占用）

2. 大对象直接进入老生代

所谓的大对象是指，需要大量连续内存空间的Java对象，最经典的大对象就是那种很长的字符串以及数组。例如，下面例子中的byte[]数组就是典型的大对象。

参数：-XX:PretenureSizeThreshold（该设置只对Serial和ParNew收集器生效） 可以设置进入老生代的大小限制，我们设置为3M，则大于3M的大对象就直接进入老年代

private static final int _1MB = 1024 * 1024;
/**
* VM 参数：-verbose:gc -Xms20m -Xmx20m -Xmn10m -XX:+PrintGCDetails
* -XX:SurvivorRatio=8
* -XX:PretenureSizeThreshold=3145728
*/
public static void testPretenureSizeThreshold() {
  byte[] allocation;
  allocation = new byte[4 * _1MB]; // 直接分配在老年代中
}

3. 长期存活的对象进入老年代

如果对象在Eden空间出生并经过第一次MinorGC后仍然存活，并且能被Survivor空间容纳的话，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MinorGC，年龄增加1岁，当它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。晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数-XX:MaxTenuringThreshold设置。

4. 动态对象年龄判定

为了使内存分配更加灵活，虚拟机并不要求对象年龄达到MaxTenuringThreshold才晋升老年代

如果Survivor区中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor区空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象在Minor GC时将复制至老年代

5. 空间分配担保

新生代使用复制算法，当Minor GC时如果存活对象过多，无法完全放入Survivor区，就会向老年代借用内存存放对象，以完成Minor GC。

在触发Minor GC时，虚拟机会先检测之前GC时租借的老年代内存的平均大小是否大于老年代的剩余内存，如果大于，则将Minor GC变为一次Full GC，如果小于，则查看虚拟机是否允许担保失败，如果允许担保失败，则只执行一次Minor GC，否则也要将Minor GC变为一次Full GC。

说白了，新生代放不下就会借用老年代的空间来进行GC