JVM内存分配机制详解(三)

2024-02-13 10:38

本文主要是介绍JVM内存分配机制详解(三),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

JVM对象创建过程

1.类加载检查

流程:

  • JVM在遇到一条new指令
  • 检查这个指令的参数是否在常量池中定位到一个类的符号引用方法区
  • 并检查 符号引用 所代表的类是否被类加载器加载

包括 new关键字、对象克隆、对象序列化等等

**总的来说:**执行一个类加载的流程

2. 分配内存

定义:

​ Java虚拟机给新生对象分配内存,对象所需内存大小在类加载阶段可以完全确定。

分配方法:

方法作用
指针碰撞【默认】Java堆内存完全规整的前提,
维护一个指针 【已分配 | 未分配】
空闲列表Java堆内存不是规整的前提,
维护一个列表,记录内存块的可用情况

怎么解决多线程争抢同一块内存?

  • CAS+失败重试 —— 保证分配内存空间的原子性
  • 线程本地分配缓冲区 TLAB —— 给每个线程预先在堆中分配一小块内存,实现隔离。

3. 初始化零值

定义:

​ Java虚拟机将刚刚得到的内存区域全部初始化为零值

​ 如果使用TLAB,则这一步在TLAB分配时就可以进行

4. 设置对象头

定义:

​ 对象在内存中存储的布局可以分为3块区域

  • 对象头
  • 实例数据
  • 对齐填充

对象头 == MarkWord + Klass Pointer类型指针

组成:

信息作用
哈希码HashCode
GC分代年龄经历了多少次GC
锁状态标志synchronized的标志
偏向线程ID偏向锁偏向的线程ID
偏向时间戳偏向的时间
数组大小默认是4字节
类型指针
Klass Pointer
指向的类元数据的指针 【方法区
指针压缩的作用点

对象图


MarkWord

32位虚拟机的对象头

64位虚拟机对象头

5 执行<init>方法

定义:

​ 按照程序员的意愿,进行初始化,对应到语言层面上讲,就是为属性赋值,并执行构造方法

总结:

对象创建的主要流程:

  • 首先进行类加载,不会重复加载
  • 类加载完成后,给对象分配内存 【两种方式
  • 给对象初始化零值 【不是程序员赋值
  • 设置对象头 【设置对象各种信息
  • 执行<init>方法 【赋值并执行构造

对象创建主要流程

对象的指针压缩

定义:

​ 在64位平台的JVM中,对Klass Pointer开启压缩指针优化后,CPU可以最多访问 32G的堆内存 因为32位可以表示 2^32个内存地址

原理:

​ 通过对对象指针的存入堆内存时,压缩编码、取出到cpu寄存器后解码方式进行优化,使得JVM使用32位地址,就可以支持更大的内存配置【32G

对齐填充:

​ 对于大部分处理器,对象以8字节整数倍来对齐填充都是最高效的存取方式。

为什么开启指针压缩后支持32G内存?

不开启指针压缩:

​ 32位存储可以寻址4G【2^32】内存地址

开启指针压缩:

因为Java默认是8字节对齐的内存,一个对象占用的空间必须是8的整数倍。

所以,假如说2^32个内存地址,每一个代表8字节

那么最多可以描述2^32 * 8 = 32GB 内存

对象内存分配方式

对象的栈内分配

定义:

​ JVM通过逃逸分析,确定该对象不会被外部访问【不会逃逸出当前作用域】,那么就可以将该对象在栈上分配内存,减轻GC的压力

​ 如果对象还能被进一步分解,【分解为各种基本类型】,JVM不会创建该对象,而是用标量替换这一个对象,在栈帧或寄存器中分配空间

例子:

public User test1() {User user = new User();user.setId(1);user.setName("zhuge");//TODO 保存到数据库return user; // 返回,逃逸出当前作用域,堆中分配内存
}public void test2() {User user = new User();user.setId(1);user.setName("zhuge");//TODO 保存到数据库// 没有返回,栈内分配内存
}

对象在堆中分配

对象在Eden区分配

定义:

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

分配准则:

让eden区尽量的大,survivor区够用即可

注意:

​ 如果minorGC期间,一个对象太大无法存入Survior空间,这个对象会提前进入到老年代

大对象直接进入老年代

定义:

​ 需要大量连续内存空间的对象,会直接进入老年代。

JVM参数:

//JVM参数  只在 Serial 和ParNew两个收集器有效
-XX:PretenureSizeThreshold //设置大对象大小阈值// 例子
-XX:PretenureSizeThreshold=1000000 (B)  -XX:+UseSerialGC

对象动态年龄判断

定义:

​ 针对Survivor区域里,如果一批对象的总大小大于这块Survivor区域内存大小的50%,那么这批对象会 直接进入老年代

对象动态年龄判断机制一般是在minor gc之后触发的

-XX:TargetSurvivorRatio可以指定大于的阈值 默认50%

老年代空间分配担保机制

定义:

​ 在每一次minor GC之前,JVM都会计算下老年代剩余可用空间,如果可用空间不足,查看担保参数老年代空间是否小于担保参数,如果小于,则先进行一次full GC,在进行minor GC

为什么要这样做?

因为老年代的空间可能不足,进行一次full GC再做minor GC会提高性能。

如果full GC后老年代仍可用空间不足,会发生OOM

老年代空间分配担保机制

对象内存回收算法

引用计数法

定义:

​ 给对象添加一个引用计数器,有地方引用它,它就+1,引用失效就-1

问题:

​ 无法解决对象之间相互循环引用的问题

可达性分析算法

定义:

​ 通过GC Roots对象作为起点,从节点开始向下搜索对象,标记对象为非垃圾对象,其余未标记的对象是垃圾对象

GC Roots根节点:线程栈的本地变量、静态变量、本地方法栈的变量等等

GC Roots引用

finalize()方法

定义:

​ 当对象被标记为不可达的对象,会被调用一次finalize()方法

注意:

一个对象的finalize()方法只会被执行一次,也就是说通过调用finalize()方法自我救命的机会就一次

方法区内存回收

定义:

方法区主要回收的是无用的类,那么如何判断一个类是无用的类呢?

类需要同时满足下面3个条件才能算是 “无用的类”

  • Java 堆中不存在该类的任何实例
  • 加载该类的 ClassLoader 已经被回收
  • 该类对应的 java.lang.Class对象没有被引用,无法通过反射访问该类的方法

这篇关于JVM内存分配机制详解(三)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


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