对象一定分配在堆中吗?聊聊TLAB和逃逸分析技术

TLAB

TLAB是虚拟机在堆内存的eden划分出来的一块专用空间,是线程专属的。在虚拟机的TLAB功能启动的情况下,在线程初始化时,虚拟机会为每个线程分配一块TLAB空间(包含在 Eden 空间内),只给当前线程使用,这样每个线程都单独拥有一个空间,如果需要分配内存,就在自己的空间上分配,这样就不存在竞争的情况,可以大大提升分配效率。

多线程同时分配内存时,使用 TLAB 可以避免一系列的非线程安全问题,同时还能提升内存分配的吞吐量,因此我们可以将这种内存分配方式称为快速分配策略

为什么要有 TLAB :

  • 堆区是线程共享的,任何线程都可以访问到堆区中的共享数据

  • 由于对象实例的创建在 JVM 中非常频繁,因此在并发环境下从堆区中划分内存空间是线程不安全的

  • 为避免多个线程操作同一地址,需要使用加锁等机制,进而影响分配速度

当然了,不是所有的对象实例都能够在 TLAB 中成功分配内存,但 JVM 确实是将 TLAB 作为内存分配的首选。

在程序中,可以通过 -XX:UseTLAB 设置是否开启 TLAB 空间。

默认情况下,TLAB 空间的内存非常小,仅占有整个 Eden 空间的 1%,可以通过 -XX:TLABWasteTargetPercent 设置 TLAB 空间所占用 Eden 空间的百分比大小。

一旦对象在 TLAB 空间分配内存失败时,JVM 就会尝试着通过使用加锁机制确保数据操作的原子性,从而直接在 Eden 空间中分配内存

逃逸分析技术

对象一定分配在堆中吗?

不一定的,JVM通过「逃逸分析」,那些逃不出方法的对象就会在栈上分配。

栈上分配的条件

  • 作用域不会逃逸出方法的对象

  • 小对象(一般几十个byte);大对象无法在栈上分配

  • 标量替换:若逃逸分析证明一个对象不会逃逸出方法,不会被外部访问,并且这个对象是可以被分解的,那程序在真正执行的时候可能不创建这个对象,而是直接创建这个对象分解后的标量来代替。这样就无需在对对象分配空间了,只在栈上为分解出的变量分配内存即可。

什么是逃逸分析

逃逸分析(Escape Analysis),是一种可以有效减少Java 程序中同步负载和内存堆分配压力的跨函数全局数据流分析算法。

通过逃逸分析,Java Hotspot编译器能够分析出一个新的对象的引用的使用范围,从而决定是否要将这个对象分配到堆上。

  • 一个对象在方法中被定义后,对象如果只在方法内部使用,则认为没有发生逃逸;(没有发生逃逸的对象,会在栈上分配)

  • 当一个对象在方法中被定义后,它被外部方法所引用,则认为发生了逃逸。

如何快速的判断是否发生了逃逸分析?

  • 看new的对象实体是否有可能在方法外被调用。注意是看new 出来的实体,而不是那个引用变量。

通俗点讲,如果一个对象的指针被多个方法或者线程引用时,那么我们就称这个对象的指针发生了逃逸。

逃逸分析的好处

  • 栈上分配,可以降低垃圾收集器运行的频率。

  • 同步消除,如果发现某个对象只能从一个线程可访问,那么在这个对象上的操作不需要同步。

  • 标量替换,把对象分解成一个个基本类型,并且内存分配不再是分配在堆上,而是分配在栈上。这样的好处有

    • 减少内存使用,因为不用生成对象头。

    • 程序内存回收效率高,并且GC频率也会减少。

小结

关于逃逸分析的论文在1999年就已经发表了,但直到JDK 1.6才有实现,而且这项技术到如今也并不是十分成熟的。

其根本原因就是无法保证逃逸分析的性能消耗一定能高于他的消耗。虽然经过逃逸分析可以做标量替换、栈上分配、和锁消除。但是逃逸分析自身也是需要进行一系列复杂的分析的,这其实也是一个相对耗时的过程。

一个极端的例子,就是经过逃逸分析之后,发现没有一个对象是不逃逸的。那这个逃逸分析的过程就白白浪费掉了。

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posted @ 2024-10-31 08:15  seven97_top  阅读(75)  评论(0编辑  收藏  举报