【原创】JVM系列05 | TLAB上分配

本文是何适 JVM 修仙系列第 5 篇，文末有本系列文章汇总。

上一篇介绍的栈上分配，这篇介绍一个容易跟栈上分配混淆的 TLAB 上分配。

1. TLAB 上分配

Java 程序会极其频繁的创建对象并为对象分配内存空间，一般情况下对象是分配在堆上的，堆又是全局共享的，所以会存在这样一个问题：多个线程同时在堆上申请空间，而堆要同步处理，导致性能下降。

为了解决这个问题，Java 虚拟机提供了 TLAB 分配。TLAB 全称是 Thread Local Allocation Buffer，线程本地分配缓存，是一个线程私有的内存分配区域。

虚拟机在 eden 区为每一个线程分配一块线程专用的内存区域 TLAB 区域。这样多个线程同时在堆上申请空间时，可以直接在当前线程自己的 TLAB 区域分配对象，不必等待堆同步处理，提高了效率。

设置参数：-XX:+UseTLAB：打开 TLAB（默认是开启的）。

TLAB 空间的内存非常小，默认情况下仅占有整个 Eden 空间的 1%，当然可以通过选项-XX:TLABWasteTargetPercent 设置 TLAB 空间所占用 Eden 空间的百分比大小。

2. TLAB 上分配举例

如下代码，记录分配 100000000 个 byte 数组对象花费的时间：

public class TLABTest {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            byte[] b = new byte[2];
            b[0] = 1;
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(endTime - startTime);
    }
}

设置如下参数，开启 TLAB，花费时间 527ms

-XX:+UseTLAB -XX:-DoEscapeAnalysis -server

-XX:+UseTLAB：开启TLAB
-XX:-DoEscapeAnalysis：禁用逃逸分析，避免栈上分配的影响

设置如下参数，关闭 TLAB，花费时间 1166ms

-XX:-UseTLAB -XX:-DoEscapeAnalysis -server

-XX:-UseTLAB：关闭TLAB
-XX:-DoEscapeAnalysis：禁用逃逸分析，避免栈上分配的影响

3. 对象分配优先级

优先级排序：栈上分配 > TLAB 上分配 > eden 区 > 老年代

1. 创建对象时，经过逃逸分析，确定对象是在栈上分配还是在堆上分配；
2. 栈上分配失败或本身就是堆上分配的对象，先尝试 TLAB 上分配；
3. TLAB 上分配失败，尝试新生代 eden 区分配；
4. eden 区分配失败，分配至老年代。

4. 总结

栈上分配 VS TLAB 上分配

• 栈上分配：将线程私有的不可能被其他线程访问的对象打散分配在栈上，而不是分配在堆上。
• TLAB 上分配：虚拟机在 eden 区为每一个线程分配一块线程专用的内存区域 TLAB 区域。当多个线程同时在堆上申请空间时，可以直接在当前线程自己的 TLAB 区域分配对象，不必等待堆同步处理，提高了效率。
• 栈上分配 优先于 TLAB 上分配

参考资料

1. 《深入理解 Java 虚拟机（第 2 版） : JVM 高级特性与最佳实践》
2. 《实战 Java 虚拟机 : JVM 故障诊断与性能优化》