JVM对象分配之栈上分配 & TLAB分配

Java对象分配流程

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栈上分配技术:

是java虚拟机提供的一项优化技术，它的基本思想是，对于那些线程私有对象(指不可能被其他线程访问的对象)可以将它们打散分配在栈上，而不是分配在堆上。

好处: 分配在栈上可以结束后自行销毁，不需要垃圾回收器介入，从而提高系统的性能。

局限性： 栈空间小，对于大对象无法实现栈上分配。

基础:栈上分配依赖于逃逸分析和标量替换。

逃逸分析:

栈上分配的一个技术基础是进行逃逸分析。目的是判断对象的作用域是否有可能逃逸出逃逸体。

虚拟机会进行逃逸分析，判断线程内私有对象是否有可能被其他线程访问，导致逃逸，然后虚拟机就会根据是否可能会逃逸将其分配在栈上，或者堆中。

只有在server模式下，才能开启逃逸分析。
如下示例:

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参数:
-XX:+DoEscapeAnalysis 是开启逃逸分析。
-XX:+EliminateAllocations 是开启标杆替换，允许将对象打散分配到栈上，默认就是打开的。

代码:

//user的作用域超出了函数setUser的范围,是逃逸对象
//当函数结束调用时，不会自行销毁user
private User user;
public void setUser(){
   user = new User();
   user.setId(1);
   user.setName("blueStarWei");
}

//u只在函数内部生效，不是逃逸对象
//当函数调用结束，会自行销毁对象u
public void createUser(){
   User u = new User();
   u.setId(2);
   u.setName("JVM");
}

栈上示例分配:<来自实战java虚拟机>

public class AllotOnStack {

   public static class{
       public int id=0;
       public String name="";
   }

   public static void main(String[] args) {
       long start = System.currentTimeMillis();
       for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
           alloc();
       }
       long end = System.currentTimeMillis();
       System.out.println(end - start);
   }

   private static void alloc() {
       User user = new User();
       user.setId(1);
       user.setName("zengxinyao");
   }
}

上述代码调用了1亿次alloc()，如果是分配到堆上，大概需要1.5GB的堆空间，如果堆空间小于该值，必然会触发GC。

使用如下参数运行，发现不会触发GC

-server -Xmx15m -Xms15m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations

使用如下参数（任意一行）运行，会发现触大量ＧＣ

//不使用逃逸分析
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:－DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations

//不使用标量替换
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:＋DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:－EliminateAllocations

可以得出:
栈上分配依赖于逃逸分析和标量替换

JVM参数解析

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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，只能直接分配到堆上.

分配策略：

一个100KB的TLAB区域，如果已经使用了80KB，当需要分配一个30KB的对象时，TLAB是如何分配的呢？

此时，虚拟机有两种选择：第一，废弃当前的TLAB（会浪费20KB的空3.4 间）；第二，将这个30KB的对象直接分配到堆上，保留当前TLAB（当有小于20KB的对象请求TLAB分配时可以直接使用该TLAB区域）。

JVM选择的策略是：在虚拟机内部维护一个叫refill_waste的值，当请求对象大于refill_waste时，会选择在堆中分配，反之，则会废弃当前TLAB，新建TLAB来分配新对象。

【默认情况下，TLAB和refill_waste都是会在运行时不断调整的，使系统的运行状态达到最优。
　　
　　

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取自:
《实战Java虚拟机 - JVM故障诊断与性能优化》
栈上分配、TLAB ： https://blog.csdn.net/yangsnow_rain_wind/article/details/80434323