深入理解Java虚拟机（第三弹）- JVM 内存分配与回收策略原理，从此告别 JVM 内存分配文盲
深入理解Java虚拟机（第三弹）- JVM 内存分配与回收策略原理，从此告别 JVM 内存分配文盲
虚拟机系列文章
- 深入理解 Java 虚拟机（第一弹） - Java 内存区域透彻分析
- 深入理解 Java 虚拟机（第二弹） - 常用 vm 参数分析
- 深入理解 Java 虚拟机-如何利用 VisualVM 对高并发项目进行性能分析
在前面的一篇文章深入理解Java虚拟机-如何利用VisualVM进行性能分析中讲到了一些关于JVM调优的知识，但是，其实，还是有一些问题没有非常清楚的可以回答的，这里先给出几个问题，然后，我们再展开这篇文章需要讲解的知识。
- 我们生成的对象最开始在哪分配？Eden？Survivor？还是老年代呢？
- 进入到老年代需要满足什么条件呢？
接下来，我们就带着这两个问题展开全文。
1 对象优先在哪分配
其实，通过前面几篇文章的讲解，这个问题其实已经见怪不怪了，在大多数的情况下，对象都是在新生代Eden区分配的，在前面的文章我们提到，在Eden区中如果内存不够分配的话，就会进行一次Minor GC。同时，我们还知道年轻代中默认下Eden：Survivor0：Survivor2 = 8：1：1，同时，还能通过参数-XX:SurvivorRatio来设置这个比例（关于这些参数的分析都可以查看这篇文章：深入理解Java虚拟机-常用vm参数分析）。
下面我们通过一个例子来分析是不是这样的。
1.1 实例
给定JVM参数：-Xms40M -Xmx40M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=4
前面三个参数设置Java堆的大小为40M，新生代为10M，紧跟着后面两个是用于输入GC信息。更多参数可以查看这篇文章：深入理解Java虚拟机-常用vm参数分析。
1/**
2 * @ClassName Test_01
3 * @Description 参数：-Xms40M -Xmx40M -Xmn20M -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC -XX:SurvivorRatio=8
4 * @Author 欧阳思海
5 * @Date 2019/12/3 16:00
6 * @Version 1.0
7 **/
8public class Test_01 {
9
10 private static final int M = 1024 * 1024;
11
12 public static void test() {
13 byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14 alloc1 = new byte[5 * M];
15 alloc2 = new byte[5 * M];
16 alloc3 = new byte[5 * M];
17 alloc4 = new byte[10 * M];
18
19 }
20
21 public static void main(String[] args) {
22 test();
23 }
24
25}
输入结果：
分析
- eden:from:to=8:1:1，这个因为前面设置了参数
-XX:SurvivorRatio=8。 - 新生代分配了20M的内存，所以前面三个
byte数组可以分配，但是，分配第四个的时候，空间不够，所以，需要进行一次Minor GC，GC之后，新生代从12534K变为598K。 - 前面在新生代分配的内存
Minor GC之后，进入到了Survivor，但是，Survivor不够分配，所以进入到了老年代，老年代已用内存达到了50%。
1.2 回答问题
所以，经过上面的例子我们发现，对象一般优先在新生代分配的，如果新生代内存不够，就进行Minor GC回收内存。
2 进入到老年代需要满足什么条件
先给出答案，分为几点。
- 条件①：大对象直接进入到老年代
- 条件②：长期存活的对象可以进入到老年代
- 条件③：如果在Survivor空间中相同年龄所有对象的大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于等于该年龄的对象直接进入到老年代
2.1 分析条件①
- 哪些属于大对象呢？
一般来说大对象指的是很长的字符串及数组，或者静态对象。
- 那么需要满足多大才是大对象呢？
这个虚拟机提供了一个参数-XX:PretenureSizeThreshold=n，只需要大于这个参数所设置的值，就可以直接进入到老年代。
step1： 解决了这两个问题，首先，我们不设置上面的参数的例子，将对象的内存大于Eden的大小看看情况。
1/**
2 * @ClassName Test_01
3 * @Description 参数：-Xms40M -Xmx40M -Xmn20M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
4 * @Author 欧阳思海
5 * @Date 2019/12/3 16:00
6 * @Version 1.0
7 **/
8public class Test_01 {
9
10 private static final int M = 1024 * 1024;
11
12 public static void test() {
13 byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14// alloc1 = new byte[5 * M];
15// alloc2 = new byte[5 * M];
16// alloc3 = new byte[5 * M];
17 alloc4 = new byte[22 * M];
18
19 }
20
21 public static void main(String[] args) {
22 test();
23 }
24
25}
我们发现分配失败，Java堆溢出，因为超过了最大值。
step2： 下面我们看一个例子：设置-XX:PretenureSizeThreshold=104,857,600，这个单位是B字节(Byte/bait)，所以这里是100M。
1/**
2 * @ClassName Test_01
3 * @Description 参数：-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC -XX:PretenureSizeThreshold=104,857,600
4 * @Author 欧阳思海
5 * @Date 2019/12/3 16:00
6 * @Version 1.0
7 **/
8public class Test_01 {
9
10 private static final int M = 1024 * 1024;
11
12 public static void test() {
13 byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14// alloc1 = new byte[5 * M];
15// alloc2 = new byte[5 * M];
16// alloc3 = new byte[5 * M];
17 alloc4 = new byte[500 * M];
18
19 }
20
21 public static void main(String[] args) {
22 test();
23 }
24
25}
发现新生代没有分配，直接在老年代分配。
注意： 参数
PretenureSizeThreshold只对Serial和ParNew两款收集器有效。
2.2 分析条件②
进入老年代规则：这里需要知道虚拟机对每个对象有个对象年龄计数器，如果对象在Eden出生经过第一次Minor GC后任然存活，并且能够被Survivor容纳，将被移动到Survivor空间中，并且年龄设置为1。接下来，对象在Survivor中每次经过一次Minor GC，年龄就增加1，默认当年龄达到15，就会进入到老年代。
晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数-XX：MaxTenuringThreshold设置。
在下面的实例中，我们设置-XX：MaxTenuringThreshold=1。
1/**
2 * @ClassName Test_01
3 * @Description 参数：-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC -XX:MaxTenuringThreshold=1
4 * @Author 欧阳思海
5 * @Date 2019/12/3 16:00
6 * @Version 1.0
7 **/
8public class Test_01 {
9
10 private static final int M = 1024 * 1024;
11
12 public static void test() {
13 byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14 alloc1 = new byte[300 * M];
15 alloc2 = new byte[300 * M];
16 alloc3 = new byte[300 * M];
17 alloc4 = new byte[500 * M];
18
19 }
20
21 public static void main(String[] args) {
22 test();
23 }
24
25}
从结果可以看出，from和to都没有占用内存，而老年代则占用了很多内存。
2.3 分析条件③
条件③是：如果在Survivor空间中相同年龄所有对象的大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于等于该年龄的对象直接进入到老年代，而不需要等到参数-XX：MaxTenuringThreshold设置的年龄。
实例分析
1/**
2 * @ClassName Test_01
3 * @Description 参数：-Xms2048M -Xmx2048M -Xmn1024M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
4 * @Author 欧阳思海
5 * @Date 2019/12/3 16:00
6 * @Version 1.0
7 **/
8public class Test_01 {
9
10 private static final int M = 1024 * 1024;
11
12 public static void test() {
13 byte[] alloc1, alloc2, alloc3, alloc4;
14 alloc1 = new byte[100 * M];
15 alloc2 = new byte[100 * M];
16 //分配alloc3之前，空间不够，所以minor GC，接着分配alloc3=900M大于Survivor空间一半，直接到老年代。
17 alloc3 = new byte[900 * M];
18
19// alloc4 = new byte[500 * M];
20
21 }
22
23 public static void main(String[] args) {
24 test();
25 }
26
27}
输入结果：
分配alloc3之前，空间不够，所以minor GC，接着分配alloc3=900M大于Survivor空间一半，直接到老年代。从而发现，survivor占用0，而老年代占用900M。
3 总结
这篇文章主要讲解了JVM内存分配与回收策略的原理，回答了下面的这两个问题。
- 我们生成的对象最开始在哪分配？Eden？Survivor？还是老年代呢？
- 进入到老年代需要满足什么条件呢？