jvm from space 很小_JVM真香系列:堆内存详解
前面的文章中已经有所提到过堆,只是大致介绍了一下。本文就来详细聊聊JVM
中的堆。
在 JVM
中,堆被划分成两个不同的区域:新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。
新生代 ( Young ) 又被划分为三个区域:Eden区、From Survivor区、To Survivor区。
这样划分的目的是为了使JVM
能够更好的管理堆内存中的对象,包括内存的分配以及回收。
根据之前对于Heap的介绍可以知道,一般对象和数组的创建会在堆中分配内存空间,关键是堆中有这么多区域,那一个对象的创建到底在哪个区域呢?
对象创建所在区域
一般情况下,新创建的对象都会被分配到Eden区(朝生夕死),一些特殊的大的对象会直接分配到Old区。
比如有对象A,B,C等创建在Eden区,但是Eden区的内存空间肯定有限,比如有100M
,假如已经使用了100M
或者达到一个设定的临界值,这时候就需要对Eden内存空间进行清理,即垃圾收集(Garbage Collect),这样的GC
我们称之为Minor GC
,Minor GC
指得是Young区的GC
。
经过GC
之后,有些对象就会被清理掉,有些对象可能还存活着,对于存活着的对象需要将其复制到Survivor区,然后再清空Eden区中的这些对象。
TLAB的全称是 Thread Local Allocation Buffer,JVM
默认给每个线程开辟一个 buffer 区域,用来加速对象分配。这个 buffer 就放在 Eden 区中。
这个道理和 Java 语言中的ThreadLocal
类似,避免了对公共区的操作,以及一些锁竞争。
对象的分配优先在TLAB
上 分配,但 TLAB
通常都很小,所以对象相对比较大的时候,会在 Eden 区的共享区域进行分配。
TLAB
是一种优化技术,类似的优化还有对象的栈上分配(这可以引出逃逸分析的话题,默认开启)。这属于非常细节的优化,不做过多介绍,但偶尔面试也会被问到。
Survivor区详解
由图解可以看出,Survivor区分为两块S0和S1,也可以叫做From和To。在同一个时间点上,S0和S1只能有一个区有数据,另外一个是空的。
接着上面的GC
来说,比如一开始只有Eden区和From中有对象,To中是空的。
此时进行一次GC
操作,From区中对象的年龄就会+1,我们知道Eden区中所有存活的对象会被复制到To区,From区中还能存活的对象会有两个去处。
若对象年龄达到之前设置好的年龄阈值(默认年龄为15岁,可以自行设置参数‐XX:+MaxTenuringThreshold
),此时对象会被移动到Old区, 如果Eden区和From区 没有达到阈值的对象会被复制到To区。
此时Eden区和From区已经被清空(被GC
的对象肯定没了,没有被GC
的对象都有了各自的去处)。
这时候From和To交换角色,之前的From变成了To,之前的To变成了From。也就是说无论如何都要保证名为To的Survivor区域是空的。
Minor GC
会一直重复这样的过程,知道To区被填满,然后会将所有对象复制到老年代中。
Old区概览
从上面的分析可以看出,一般Old区都是年龄比较大的对象,或者相对超过了某个阈值(-XX:PretenureSizeThreshold
,默认为0,表示全部进Eden区)的对象。在Old区也会有GC
的操作,Old区的GC
我们称作为Major GC
。
对象的整个生命周期
对象1
我是一个普通的Java对象,我出生在Eden区,在Eden区我还看到和我长的很像的小兄弟,我们在Eden区中玩了挺长时间。
有一天Eden区中的人实在是太多了,我就被迫去了Survivor区的“From”区,自从去了Survivor区,我就开始漂了,有时候在Survivor的“From”区,有时候在Survivor的“To”区,居无定所。
直到我18岁的时候,爸爸说我成人了,该去社会上闯闯了。
于是我就去了年老代那边,年老代里,人很多,并且年龄都挺大的,我在这里也认识了很多人。在年老代里,我生活了20年(每次GC
就加一岁),然后被回收。
对象2
我天生就是个特例,与众不同,出生就和大人一样大,于是Eden区说你太大了,我们这里不你适合,然后就直接把我送到了老年区。在老年混着混着就老死了(被回收了)。
堆中常见问题
如何理解Minor/Major/Full GC?
面试频率也是相当高的,一般问你:请说一下Minor/Major/Full GC分别发送在哪个区域。
Minor GC:发生在年轻代的 GC
Major GC:发生在老年代的 GC。Full GC:新生代+老年代,比如 Metaspace 区引起年轻代和老年代的回收。
为什么需要Survivor区?只有Eden不行吗?
如果没有Survivor,Eden区每进行一次Minor GC,并且没有年龄限制的话, 存活的对象就会被送到老年代。
这样一来,老年代很快被填满,触发Major GC(因为Major GC一般伴随着Minor GC,也可以看做触发了Full GC)。
老年代的内存空间远大于新生代,进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多。
执行时间长有什么坏处?
频发的Full GC消耗的时间很长,会影响大型程序的执行和响应速度。
可能你会说,那就对老年代的空间进行增加或者较少咯。
假如增加老年代空间,更多存活对象才能填满老年代。虽然降低Full GC频率,但是随着老年代空间加大,一旦发生FullGC,执行所需要的时间更长。
假如减少老年代空间,虽然Full GC所需时间减少,但是老年代很快被存活对象填满,Full GC频率增加。
所以Survivor的存在意义,就是减少被送到老年代的对象,进而减少Full GC的发生,Survivor的预筛选保证,只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象,才会被送到老年代。
为什么需要两个大小一样的Survivor区?
最大的好处就是解决了碎片化。也就是说为什么一个Survivor区不行?
第一部分中,我们知道了必须设置Survivor区。假设现在只有一个Survivor区,我们来模拟一下流程:
刚刚新建的对象在Eden中,一旦Eden满了,触发一次Minor GC,Eden中的存活对象就会被移动到Survivor区。
这样继续循环下去,下一次Eden满了的时候,问题来了,此时进行Minor GC,Eden和Survivor各有一些存活对象,如果此时把Eden区的存活对象硬放到Survivor区,很明显这两部分对象所占有的内存是不连续的,也就导致了内存碎片化。
永远有一个Survivor space是空的,另一个非空的Survivor space无碎片。
新生代中Eden:S1:S2为什么是8:1:1?
新生代中的可用内存:复制算法用来担保的内存为9:1,所以只会造成 10% 的空间浪费。可用内存中Eden:S1
区为8:1即新生代中Eden:S1:S2
= 8:1:1
这个比例,是由参数 -XX:SurvivorRatio
进行配置的(默认为 8)。
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