java虚拟机创建对象优化策略总结

╰+攻爆jí腚メ 2022-05-21 11:46 194阅读 0赞

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java在内存中创建对象流程示意图

1.   编译器通过**逃逸分析**，确定对象是在栈上分配还是在堆上分配。如果是在堆上分配，则执行步骤2.

2.   如果tlab\_top（TLAB起始内存值） + size（对象大小）<= tlab\_end（TLAB终止内存值），则在在TLAB上直接分配对象并增加tlab\_top 的值，如果现有的TLAB不足以存放当前对象执行步骤3.

3.   重新申请一个TLAB，并再次尝试存放当前对象。如果放不下，则执行步骤4.

4.   在Eden区加锁（这个区是多线程共享的），如果eden\_top（eden起始内存值） + size（对象大小） <= eden\_end（eden终止内存值）则将对象存放在Eden区，增加eden\_top 的值，如果Eden区不足以存放，则执行步骤5.

5.   执行一次Young GC（minor collection）。

6.   经过Young GC之后，如果Eden区任然不足以存放当前对象，则直接分配到老年代。

**1.背景**

java为对象选择上图所示的分配策略，其实是为了提升创建对象的速率和减轻垃圾回收负担两个方面考虑的。

一般而言，对象都是存放在java堆内存中，但是我们知道，堆内存是所有线程共享的存储空间，所以在并发情况下，如果要保证线程安全，需要使用同步的方式进行解决，这样一来就严重拖慢了对象创建的速度。

为了解决这个问题，就考虑采用如下两种方式解决这个问题：

**第一种方式：栈上分配（栈是线程安全的）**

栈上分配是java虚拟机提供的一种优化技术，基本思想是对于那些线程私有的对象（指的是不可能被其他线程访问的对象），可以将它们打散分配在栈上，而不是分配在堆上。分配在栈上的好处是可以在函数调用结束后自行销毁，而不需要垃圾回收器的介入，从而提供系统的性能。

**提示：**栈上分配的一个技术基础是需要对要生成的对象进行**逃逸分析**

因为栈上的对象是线程私有的，不存在共享问题，所以需要进行逃逸分析该对象是否符合栈上分配的条件；

逃逸分析：主要目的就是判断对象的作用域是否有可能逃出函数体。在运行的时候分析对象的生命周期，如果发现该对象只在本线程中使用，例如方法中的局部变量，在方法执行完后，该对象的生命周期就结束的情况等，那么就将该对象在栈上分配，而不在堆（Heap）分配，以减少对象对堆的压力，减少GC的次数。

**第二种方式：TLAB（ThreadLocal Allocation Buffer）**

如果创建对象的时候，该对象不满足在栈上分配的条件，则只好向堆内存申请空间，但是堆内存是多线程共享的区域，如果对堆进行同步策略，对系统的性能影响可想而知。

所以，JVM在内存新生代Eden Space中开辟了一小块线程私有的区域，称作TLAB（Thread-local allocation buffer）。默认设定为占用Eden Space的1%。在Java程序中很多对象都是小对象且用过即丢，它们不存在线程共享也适合被快速GC，所以对于小对象通常JVM会优先分配在TLAB上，并且TLAB上的分配由于是线程私有所以没有锁开销。因此在实践中分配多个小对象的效率通常比分配一个大对象的效率要高。

也就是说，Java中每个线程都会有自己的缓冲区称作TLAB（Thread-local allocation buffer），每个TLAB都只有一个线程可以操作，TLAB结合bump-the-pointer技术可以实现快速的对象分配，而不需要任何的锁进行同步，也就是说，在对象分配的时候不用锁住整个堆，而只需要在自己的缓冲区分配即可。

**提示:**

这里有个地方容易产生误导。

TLAB是JVM在堆上分配内存的时候，为了减少加锁操作而设计的一种优化方案，**TLAB中的对象仍然是多线程共享的**；其根本目的就是为了加速内存分配而设计的，而并非TLAB中的数据，只能由其所对应线程访问。

在HotSpot VM里，TLAB只有在“分配”这个动作上是线程独占的，而在使用/收集意义上都还是让所有线程共享的；使用上的共享并不需要做任何额外检查。

**总结：**

对象不在堆上分配主要的原因还是堆是共享的，在堆上分配有锁的开销。无论是TLAB还是栈都是线程私有的，私有即避免了竞争的问题，这是典型的用空间换时间的做法。

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