JVM-JVM中对象的生命周期

news2024/11/27 18:55:20

申明：文章内容是本人学习极客时间课程所写，文字和图片基本来源于课程资料，在某些地方会插入一点自己的理解，未用于商业用途，侵删。
原资料地址：课程资料

对象的创建

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常量池检查:检查new指令是否能在常量池中定位到这个类的符号引用，检查类之前是否被加载过。如果已经加载则直接使用，否则需要进行加载。
分配内存空间
有两种方式：

指针碰撞由Serial 和 ParNew去回收
空闲列表有CMS和Mark-Sweep回收
必要信息的设置：对象的元数据，对象哈希码，GC分代年龄 -> 对象头

指针碰撞往往是一片连续的区域，空闲列表是非连续的。

内存分配存在的问题
1 线程安全问题，因为堆是共享的，如果多个线程同时执行可能存在线程安全问题。
解决方案：
1）通过CAS乐观锁:IVM虚拟机采用CAS失败重试的方式保证更新操作的原子性
2）TLAB (Thread LocalAllocation Buffer) 本地线程分配缓存，预分配（也就是先给这个线程分配一个私有的内存，这样就不会有并发问题）
分配主流程:首先从TLAB里面分配，如果分配不到，再使用CAS从堆里面划分

分配内存分配是是老年代还是年轻代
内存的分配大多数new出来的对象都是新生代，但是也有部分会去到老年代（比如大对象，在新生代无法放下）。
必要信息设置
对象类的元数据，对象哈希码，GC分带年龄（存储在对象头中）

对象进入老年代

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进入老年代的条件
1 存活年龄太大，默认超过15次【-XX:MaxTenuringThreshold】（GC过程中会讲）

1 在MinorGC的时候存活的对象会被复制到幸存区域年龄 + 1 2 下一次GC的时候幸存取的对象和Eden的对象存活的对象会被复制到第二块幸存区域年龄 + 1 3 这样来回复制如果对象的年龄大于15就会放入老年代，可以修改这个值
2 动态年龄判断：MinorGC之后，发现Survivor区中的一批对象的总大小大于了这块Survivor区的50%，那么就会将此时大于等于这批对象年龄最大值的所有对象，直接进入老年代。
-XX:TargetSurvivorRatio可以指定
举个栗子：Survivor区中有一批对象，年龄分别为年龄1+年龄2+年龄n的多个对象，对象总和大小超过了Survivor区域的50%，此时就会把年龄n及以上的对象都放入老年代。
为什么会这样？
希望那些可能是长期存活的对象，尽早进入老年代。

3 大对象直接进入老年代：前提是Serial和ParNew收集器
大对象可以通过这个参数去配置： -XX:PretenureSizeThreshold 一般设置为1M
举个栗子：字符串或数组
为什么会这样？为了避免大对象分配内存时的复制操作降低效率。避免了Eden和Survivor区的复制

空间担保机制：当新生代无法分配内存的时候，我们想把新生代的老对象转移到老年代，然后把新对象放入腾空的新生代。此种机制我们称之为内存担保。
4 MinorGC后，存活对象太多无法放入Survivor

MinorGC前，判断老年代可用内存是否小于新时代对象全部对象大小，如果小于则继续判断老年代可用内存大小是否小于之前每次MinorGC后进入老年代的对象平均大小
如果是，则会进行一次FullGC，判断是否放得下，放不下OOM
如果否（代表老年代能放下），则会进行MinorGC：
MinorGC后，剩余存活对象小于Survivor区大小，直接进入Survivor区
MinorGC后，剩余存活对象大于Survivor区大小，但是小于老年代可用内存，直接进入老年代
MinorGC后，剩余存活对象大于Survivor区大小，也大于老年代可用内存，进行FullGC
FullGC之后，任然没有足够内存存放MinorGC的剩余对象，就会OOM

案例1,大对象直接进入老年区：

// -Xmx60m -Xms60m -XX:NewRatio=2 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+PrintGCDetails
// Xmx 程序运行时最大内存大小
// Xms 程序启动时最大内存大小
// NewRatio 年轻代和老年代的比例为1：2
// SurvivorRatio survivor区域和eden 区域的内存比例 1 ： 8
// PrintGCDetails 打印详细日志
public static void main(String[] args) {
       byte[] buffer = new byte[1024*1024*20];
 }

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由这个例子我们可以得出结论因为年轻代的内存总共也就18M左右导致年轻代无法存放我们创建的20M大小的数组，所以直接放入到了老年代。
案例2：

// -Xmx600m -Xms600m -XX:+PrintGCDetails
public class HeapInstance {
    public static void main(String[] args) {
        List<Picture> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(20);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            list.add(new Picture(new Random().nextInt(1024 * 1024)));
        }
    }
}

public class Picture {
    private byte[] pixels;
    public Picture(int length){
        this.pixels = new byte[length];
    }
}

与前面的描述呼应，进行三次FG后任然无法分配内存，则OOM。整个过程大致是这样，我们不断地创建对象，然后Eden区逐渐被占满，从而一部分对象复制到幸存区，然后幸存区（这个过程中会有动态年龄的判断来回复制）放不下了进入老年区，直到老年区也无法放下就内存溢出。
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案例3,动态内存担保机制的演示：
空间担保机制：当新生代无法分配内存的时候，我们想把新生代的老对象转移到老年代，然后把新对象放入腾空的新生代。此种机制我们称之为内存担保。

// -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
// 初始内存  最大内存  年轻第空间  
public class Demo {
    private static final int _1MB = 1024 * 1024;
    public static void main(String[] args) {
        memoryAllocation();
    }
    public static void memoryAllocation() {
        byte[] allocation1, allocation2, allocation3, allocation4;
        allocation1 = new byte[1 * _1MB];//1M
        allocation2 = new byte[1 * _1MB];//1M
        allocation3 = new byte[1 * _1MB];//1M
        allocation4 = new byte[5 * _1MB];//5M
        System.out.println("完毕");
    }
}