jvm 内存分配与回收策略

[TFdream]

Java技术体系中所提倡的自动内存管理最终可归结为自动化的解决了两个问题：给对象分配内存以及回收分配给对象的内存。

对象的内存分配，往大方向上讲，就是在堆上分配（但也可能经过JIT编译后被拆散为标量类型并间接地栈上分配），对象主要分配在新生代的Eden区上，如果启动了本地线程分配缓冲，将按线程优先在TLAB上分配。

Java堆内存划分
dk 1.7版本：

jdk 8版本：
JDK8中把存放元数据中的永久内存从堆内存中移到了本地内存(native memory)中，JDK8中JVM堆内存结构就变成了如下：

这样永久内存就不再占用堆内存。它能够通过自己主动增长来避免JDK7以及前期版本号中常见的永久内存错误(java.lang.OutOfMemoryError: PermGen)。

我们可以通过 -XX:MetaspaceSize 初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整。
-XX:MaxMetaspaceSize 最大空间，默认是没有限制的。

接下来会讲解几条最普遍的内存分配策略，并通过代码去验证这些规则。

1、对象优先在Eden分配

大多数情况下，对象在新生代Eden区中分配。当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

验证代码如下：

public class App {
    public 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[2 * _1MB];
    }

    public static void main( String[] args ) {

        testAllocation();
    }
}

2、大对象直接进入老年代

所谓的大对象是指，需要大量连续内存空间的Java对象，最典型的大对象就是那种很长的字符串已经数组（上例中的byte[] 就是典型的大对象）。

大对象对虚拟机的内存分配来说就是一个坏消息（比遇到一个大对象更加坏的消息就是遇到一群 “朝生夕灭”的 "短命大对象"，写程序的时候应当避免），经常出现大对象容易导致内存还有不少空间时就提前触发垃圾收集以获取足够的连续空间来 "安置" 它们。

3、长期存活的对象将进入老年代

既然虚拟机采用分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须能识别哪些对象应放在新生代，哪些对象应放在老年代中。

为了能做到这点，虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄(Age) 计数器。如果对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后任然存活，并且能被Survivor 容纳的话，它将被移动到Survivor 空间中，并且对象年龄设为1。对象在Survivor 区中每熬过”一次Minor GC，年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁），就将会被晋升到老年代中。

对象晋升老年代的 年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 设置。

4、动态对象年龄判定

为了能更好地适应不同程序的内存状况，虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTenuringThreshold 才能晋升老年代，

如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或者等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold 中要求的年龄。