Java的内存分配策略有哪些_Java的内存分配策略
簡單來說，對象內存分配主要是在堆中分配。但是分配的規則并不是固定的，取決于使用的收集器組合以及JVM內存相關參數的設定
以下介紹幾條基本規則(使用的ParNew+Serial Old收集器組合)：
一，對象優先在新生代Eden區分配
//-XX:+UseParNewGC?-Xms20m?-Xmx20m?-Xmn10m?-XX:+PrintHeapAtGC?-XX:+PrintGCDetails
publicclasstest?{
staticintmb?=1024*1024;
publicstaticvoidmain(String[]?args)?{
byte[]?b1?=newbyte[2*mb];
System.out.println("b1?over");
byte[]?b2?=newbyte[2*mb];
System.out.println("b2?over");
byte[]?b3?=newbyte[2*mb];
System.out.println("b3?over");//GC
byte[]?b4?=newbyte[4*mb];
System.out.println("b4?over");
}
}
堆內存大小為20M，不可自動擴展，新生代內存大小為10M，根據默認值，Eden區：Survivor區為8:1，Eden區大小應為：10M*8/10=8129KB，Survivor區大小應為1024KB，新生代總可用內存應為9216KB
當b3分配完成后，新生代將使用6M內存(6144KB，b1+b2+b3)，同時申請b4的4M=4096KB內存，此時新生代的可用內存為9216-6144=3072KB，不足以分配b4的空間，則觸發一次Minor GC回收新生代內存空間，由于b1、b2以及b3都為存活狀態，并且剩余的一個Survivor區無法裝下b1、b2和b3，則新生代會租借老年代的區域，并將b1、b2和b3移動至租借區域，然后新生代完成Minor GC。由于此時新生代已經沒有對象存放其中，剩余大量內存，則b4將在新生代中分配
b1?over
b2?over
b3?over
{Heap?before?GC?invocations=0?(full?0):
par?new?generation???total?9216K,?used?6487K?[0x03b30000,?0x04530000,?0x04530000)//b1+b2+b3，占6M
eden?space?8192K,??79%?used?[0x03b30000,?0x04185f60,?0x04330000)
from?space?1024K,???0%?used?[0x04330000,?0x04330000,?0x04430000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04430000,?0x04430000,?0x04530000)
tenured?generation???total?10240K,?used?0K?[0x04530000,?0x04f30000,?0x04f30000)//老年代為空
the?space?10240K,???0%?used?[0x04530000,?0x04530000,?0x04530200,?0x04f30000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2105K?[0x04f30000,?0x05b30000,?0x08f30000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f30000,?0x0513e478,?0x0513e600,?0x05b30000)
No?shared?spaces?configured.
[GC?[ParNew:?6487K->150K(9216K),?0.0092952?secs]?6487K->6294K(19456K),?0.0093314?secs]?[Times:?user=0.00?sys=0.00,?real=0.00?secs]//對象仍處于存活狀態，新生代無足夠的空間完成Minor?GC，只能租借老年代的空間，將b1、b2和b3移動至老年代
Heap?after?GC?invocations=1?(full?0):
par?new?generation???total?9216K,?used?150K?[0x03b30000,?0x04530000,?0x04530000)//新生代幾乎被清空
eden?space?8192K,???0%?used?[0x03b30000,?0x03b30000,?0x04330000)
from?space?1024K,??14%?used?[0x04430000,?0x04455a10,?0x04530000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04330000,?0x04330000,?0x04430000)
tenured?generation???total?10240K,?used?6144K?[0x04530000,?0x04f30000,?0x04f30000)//b1+b2+b3
the?space?10240K,??60%?used?[0x04530000,?0x04b30030,?0x04b30200,?0x04f30000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2105K?[0x04f30000,?0x05b30000,?0x08f30000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f30000,?0x0513e478,?0x0513e600,?0x05b30000)
No?shared?spaces?configured.
}
b4?over
Heap
par?new?generation???total?9216K,?used?4410K?[0x03b30000,?0x04530000,?0x04530000)//b4
eden?space?8192K,??54%?used?[0x03b30000,?0x03f82008,?0x04330000)
from?space?1024K,??14%?used?[0x04430000,?0x04455a10,?0x04530000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04330000,?0x04330000,?0x04430000)
tenured?generation???total?10240K,?used?6144K?[0x04530000,?0x04f30000,?0x04f30000)//b1+b2+b3
the?space?10240K,??60%?used?[0x04530000,?0x04b30030,?0x04b30200,?0x04f30000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2116K?[0x04f30000,?0x05b30000,?0x08f30000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f30000,?0x051413c8,?0x05141400,?0x05b30000)
No?shared?spaces?configured.
二，大對象直接進入老年代
為了避免內存回收時大對象在Eden區和2個Survivor區之間的拷貝(ParNew收集器使用復制算法)，同時為了避免為了提供足夠的內存空間而提前觸發的GC，虛擬機提供了-XX:PretenureSizeThreshold(該設置只對Serial和ParNew收集器生效)參數，大于該參數設置值的對象將直接在老年代分配
//-XX:+UseParNewGC?-Xms20m?-Xmx20m?-Xmn10m?-XX:+PrintHeapAtGC?-XX:+PrintGCDetails
//-XX:PretenureSizeThreshold=2097152
publicclasstest?{
staticintmb?=1024*1024;
publicstaticvoidmain(String[]?args)?{
byte[]?b1?=newbyte[3*mb];
System.out.println("b1?over");
}
}
由于設置超過2M(2*1024*1024=2097152B)的對象直接在老年代分配，故b1將分配在老年代上
b1?over
Heap
par?new?generation???total?9216K,?used?507K?[0x03b50000,?0x04550000,?0x04550000)//新生代幾乎為空
eden?space?8192K,???6%?used?[0x03b50000,?0x03bcef00,?0x04350000)
from?space?1024K,???0%?used?[0x04350000,?0x04350000,?0x04450000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04450000,?0x04450000,?0x04550000)
tenured?generation???total?10240K,?used?3072K?[0x04550000,?0x04f50000,?0x04f50000)//老年代使用了3*1024K內存
the?space?10240K,??30%?used?[0x04550000,?0x04850010,?0x04850200,?0x04f50000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2110K?[0x04f50000,?0x05b50000,?0x08f50000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f50000,?0x0515f8c8,?0x0515fa00,?0x05b50000)
No?shared?spaces?configured.
三，長期存活對象將進入老年代
由于虛擬機垃圾收集是基于“分代算法”的，故虛擬機必須能夠識別哪些對象存放在新生代，哪些對象應該存放在老年代
虛擬機設計了一個對象年齡計數器，如果對象在Eden區出生并且經過第一次Minor GC后依然存活，并且可以被Survivor區容納，就會被復制至Survivor區并將對象年齡設置為1。以后對象每熬過一次Minor GC，對象年齡便+1。當對象年齡超過對象晉升老年代的年齡閥值(該閥值默認為15)時，便會晉升至老年代，何時晉升，我們接下來研究
虛擬機提供了-XX：MaxTenuringThreshold參數設置晉升閥值
//-XX:+UseParNewGC?-Xms20m?-Xmx20m?-Xmn10m?-XX:+PrintHeapAtGC?-XX:+PrintGCDetails
//-XX:MaxTenuringThreshold=1
publicclasstest?{
staticintmb?=1024*1024;
publicstaticvoidmain(String[]?args)?{
System.out.println("step?1");
byte[]?b1?=newbyte[1*mb/4];
System.out.println("step?2");
byte[]?b2?=newbyte[4*mb];
System.out.println("step?3");
byte[]?b3?=newbyte[4*mb];//GC
System.out.println("step?4");
b3?=?null;
System.out.println("step?5");
b3?=?newbyte[4*mb];//GC
}
}
b1、b2正常分配。在step3，新生代將沒有足夠的內存分配b3所需的4M空間，故引發一次Minor GC。b1只有256KB，可以放置在Survivor區中，故復制b1到Survivor區中，b2為4M，無法放置到Survivor區中，故租借老年代4M內存放置b2，回收新生代內存空間，b1經歷了一次Minor GC后依然存活，故年齡變為1。
在step4，分配給b3對象的內存空間依然被占用，只是將b3對象的引用置為空，由于不涉及到內存分配，故而不涉及到GC，因此對象的年齡也不會發生變化
在step5，重新給b3對象分配4M空間，由于新生代沒有足夠內存，故引發Minor GC，step3分配給b3的4M內存空間由于不再與存活對象相關聯，將被回收，同時，由于b1的年齡到達對象晉升老年代的年齡設置，b1將被移動至老年代
step?1
step?2
step?3
{Heap?before?GC?invocations=0?(full?0):
par?new?generation???total?9216K,?used?4695K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)//b1+b2
eden?space?8192K,??57%?used?[0x03b80000,?0x04015f50,?0x04380000)
from?space?1024K,???0%?used?[0x04380000,?0x04380000,?0x04480000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04480000,?0x04480000,?0x04580000)
tenured?generation???total?10240K,?used?0K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)//此時老年代為空
the?space?10240K,???0%?used?[0x04580000,?0x04580000,?0x04580200,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2105K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x0518e450,?0x0518e600,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
[GC?[ParNew:?4695K->409K(9216K),?0.0049519?secs]?4695K->4505K(19456K),?0.0049944?secs]?[Times:?user=0.00?sys=0.00,?real=0.00?secs]
Heap?after?GC?invocations=1?(full?0):
par?new?generation???total?9216K,?used?409K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)//b1
eden?space?8192K,???0%?used?[0x03b80000,?0x03b80000,?0x04380000)
from?space?1024K,??39%?used?[0x04480000,?0x044e6610,?0x04580000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04380000,?0x04380000,?0x04480000)
tenured?generation???total?10240K,?used?4096K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)//b2
the?space?10240K,??40%?used?[0x04580000,?0x04980010,?0x04980200,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2105K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x0518e450,?0x0518e600,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
}
step?4
step?5
{Heap?before?GC?invocations=1?(full?0):
par?new?generation???total?9216K,?used?4669K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)//b1+b3(step3)
eden?space?8192K,??52%?used?[0x03b80000,?0x03fa9098,?0x04380000)
from?space?1024K,??39%?used?[0x04480000,?0x044e6610,?0x04580000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04380000,?0x04380000,?0x04480000)
tenured?generation???total?10240K,?used?4096K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)//b2
the?space?10240K,??40%?used?[0x04580000,?0x04980010,?0x04980200,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2111K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x0518fe08,?0x05190000,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
[GC?[ParNew:?4669K->43K(9216K),?0.0008256?secs]?8765K->4548K(19456K),?0.0008701?secs]?[Times:?user=0.00?sys=0.00,?real=0.00?secs]
Heap?after?GC?invocations=2?(full?0):
par?new?generation???total?9216K,?used?43K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)//step3分配的b3對象空間被回收
eden?space?8192K,???0%?used?[0x03b80000,?0x03b80000,?0x04380000)
from?space?1024K,???4%?used?[0x04380000,?0x0438ad90,?0x04480000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04480000,?0x04480000,?0x04580000)
tenured?generation???total?10240K,?used?4505K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)//b1+b2
the?space?10240K,??43%?used?[0x04580000,?0x049e6590,?0x049e6600,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2111K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x0518fe08,?0x05190000,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
}
Heap
par?new?generation???total?9216K,?used?4303K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)//b3(step5)
eden?space?8192K,??52%?used?[0x03b80000,?0x03fa8fe0,?0x04380000)
from?space?1024K,???4%?used?[0x04380000,?0x0438ad90,?0x04480000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04480000,?0x04480000,?0x04580000)
tenured?generation???total?10240K,?used?4505K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)//b1+b2
the?space?10240K,??43%?used?[0x04580000,?0x049e6590,?0x049e6600,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2116K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x051913c8,?0x05191400,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
如果修改MaxTenuringThreshold的值為2，從打印日志中可以發現，最終老年代的內存使用量為4096KB=4M，也就是說b1沒有晉升至老年代
上面是Minor GC的運行狀況，如果是Full GC呢：
//-XX:+UseParNewGC?-Xms20m?-Xmx20m?-Xmn10m?-XX:+PrintHeapAtGC?-XX:+PrintGCDetails
//-XX:MaxTenuringThreshold=1
publicclasstest?{
staticintmb?=1024*1024;
publicstaticvoidmain(String[]?args)?{
byte[]?b1?=newbyte[1*mb/4];
System.gc();
}
}
這里我們使用的是Full GC，也就是老年代的GC。
Full GC通常至少伴隨著一次Minor GC(并非絕對)，看下面日志，這里的Minor GC應該至少發生了2次，一次Minor GC是不會把b1移動至老年代的
{Heap?before?GC?invocations=0?(full?0):
par?new?generation???total?9216K,?used?599K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)//b1
eden?space?8192K,???7%?used?[0x03b80000,?0x03c15f40,?0x04380000)
from?space?1024K,???0%?used?[0x04380000,?0x04380000,?0x04480000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04480000,?0x04480000,?0x04580000)
tenured?generation???total?10240K,?used?0K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)//老年代為空
the?space?10240K,???0%?used?[0x04580000,?0x04580000,?0x04580200,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2104K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x0518e278,?0x0518e400,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
[Full?GC?(System)?[Tenured:?0K->404K(10240K),?0.0069434?secs]?599K->404K(19456K),?[Perm?:?2104K->2104K(12288K)],?0.0069992?secs]?[Times:?user=0.00?sys=0.00,?real=0.00?secs]
Heap?after?GC?invocations=1?(full?1):
par?new?generation???total?9216K,?used?0K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)//新生代為空
eden?space?8192K,???0%?used?[0x03b80000,?0x03b80000,?0x04380000)
from?space?1024K,???0%?used?[0x04380000,?0x04380000,?0x04480000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04480000,?0x04480000,?0x04580000)
tenured?generation???total?10240K,?used?404K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)//b1
the?space?10240K,???3%?used?[0x04580000,?0x045e5130,?0x045e5200,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2104K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x0518e278,?0x0518e400,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
}
Heap
par?new?generation???total?9216K,?used?327K?[0x03b80000,?0x04580000,?0x04580000)
eden?space?8192K,???4%?used?[0x03b80000,?0x03bd1f98,?0x04380000)
from?space?1024K,???0%?used?[0x04380000,?0x04380000,?0x04480000)
to???space?1024K,???0%?used?[0x04480000,?0x04480000,?0x04580000)
tenured?generation???total?10240K,?used?404K?[0x04580000,?0x04f80000,?0x04f80000)
the?space?10240K,???3%?used?[0x04580000,?0x045e5130,?0x045e5200,?0x04f80000)
compacting?perm?gen??total?12288K,?used?2116K?[0x04f80000,?0x05b80000,?0x08f80000)
the?space?12288K,??17%?used?[0x04f80000,?0x05191190,?0x05191200,?0x05b80000)
No?shared?spaces?configured.
四：動態對象年齡判定
為了使內存分配更加靈活，虛擬機并不要求對象年齡達到MaxTenuringThreshold才晉升老年代
如果Survivor區中相同年齡所有對象大小的總和大于Survivor區空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對象在Minor GC時將復制至老年代
//-XX:+UseParNewGC?-Xms20m?-Xmx20m?-Xmn10m??-XX:MaxTenuringThreshold=10
//-XX:+PrintTenuringDistribution
publicclassTest?{
staticintmb?=1024*1024;
publicstaticvoidmain(String[]?args)?{
System.out.println("step?1");
byte[]?b1?=newbyte[1*mb/4];
byte[]?b3?=newbyte[4*mb];
byte[]?b4?=newbyte[4*mb];//GC
System.out.println("step?2");
byte[]?b2?=newbyte[1*mb/4];//可以嘗試1*mb/2,然后觀察日志
b4?=?null;
System.out.println("step?3");
b4?=?newbyte[4*mb];//GC
System.out.println("step?4");
b4?=?null;
b4?=?newbyte[4*mb];//GC
}
}
先來介紹一個設置-XX:+PrintTenuringDistribution，這個參數很有意思，會在Minor GC時打印Survivor區內存容量的一半，晉升老年代年齡閥值，Survivor區中的對象大小以及對象年齡
根據啟動參數的設置，Survivor大小的一半是524288B，也就是512KB。第一次GC后，b1依然存活，故年齡變為1。第二次GC后，b1和b2依然存活，故b1的年齡變為2，b2的年齡為1。b1+b2的大小加起來超過了Survivor區容量的一半，此時會修改Survivor區晉升老年代年齡閥值為2(如果移動年齡為2的對象可以使Survivor去的內存使用降至512KB以內，則只移動年齡為2的對象，否則將會同時移動年齡為1的對象)。第三次GC時，將年齡等于晉升閥值的對象移動至老年代，執行GC，GC結束后，b1依然在Survivor區(當然可能從Survivor from區拷貝至了Survivor to區)，此時b1的年齡變為2。這時Survivor區的使用內存沒有達到512M，修改Survivor區晉升老年代年齡閥值為參數設置的10。
step?1
Desired?survivor?size?524288?bytes,?new?threshold?10?(max?10)
-?age???1:?????412800?bytes,?????412800?total
step?2
step?3
Desired?survivor?size?524288?bytes,?new?threshold?2?(max?10)
-?age???1:?????262160?bytes,?????262160?total
-?age???2:?????412800?bytes,?????674960?total
step?4
Desired?survivor?size?524288?bytes,?new?threshold?10?(max?10)
-?age???1:????????136?bytes,????????136?total
-?age???2:?????262160?bytes,?????262296?total
最后，為什么在第三次GC后，Survivor區還存在一個大小為136B，年齡為1的被使用內存空間？
我猜測，雖然Minor GC時Survivor區沒有足夠的空間完成GC時會租借老年代的內存，但是在Survivor區依然保存了一個指向老年代租借內存起始地址的引用
五：空間分配擔保
這個前面已經出現過多次了，由于新生代使用復制算法，當Minor GC時如果存活對象過多，無法完全放入Survivor區，就會向老年代借用內存存放對象，以完成Minor GC
在觸發Minor GC時，虛擬機會先檢測之前GC時租借的老年代內存的平均大小是否大于老年代的剩余內存，如果大于，則將Minor GC變為一次Full GC，如果小于，則查看虛擬機是否允許擔保失敗(-XX:+/-HandlePromotionFailure。從jdk6.0開始，允許擔保失敗已變為HotSpot虛擬機所有收集器默認設置，虛擬機將不再識別該參數設置，詳見JDK-6990095 : Deprecate and eliminate -XX:-HandlePromotionFailure)，如果允許擔保失敗，則只執行一次Minor GC，否則也要將Minor GC變為一次Full GC(直到GC結束時才能確定到底有多少對象需要被移動至老年代，所以在GC前，只能使用粗略的平均值進行判斷)
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Java的内存分配策略有哪些_Java的内存分配策略的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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