JVM之对象分配：栈上分配 & TLAB分配

1. Java对象分配流程

JVM之对象分配：栈上分配 & TLAB分配-LMLPHP

2. 栈上分配

2.1 本质：Java虚拟机提供的一项优化技术

2.2 基本思想：将线程私有的对象打散分配在栈上

2.3 优点：

2.3.1 可以在函数调用结束后自行销毁对象，不需要垃圾回收器的介入，有效避免垃圾回收带来的负面影响

2.3.2 栈上分配速度快，提高系统性能

2.4 局限性：栈空间小，对于大对象无法实现栈上分配

2.4 技术基础：逃逸分析

2.4.1 逃逸分析的目的：判断对象的作用域是否超出函数体[即:判断是否逃逸出函数体]

//user的作用域超出了函数setUser的范围,是逃逸对象
//当函数结束调用时，不会自行销毁user
private User user;
public void setUser(){
    user = new User();
    user.setId(1);
    user.setName("blueStarWei");
}

//u只在函数内部生效，不是逃逸对象
//当函数调用结束，会自行销毁对象u
public void createUser(){
    User u = new User();
    u.setId(2);
    u.setName("JVM");
}

2.5 栈上分配示例

package com.blueStarWei.templet;

public class AllotOnStack {

    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
            alloc();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - start);
    }

    private static void alloc() {
        User user = new User();
        user.setId(1);
        user.setName("blueStarWei");
    }
}

2.5.1 上述代码调用了1亿次alloc()，如果是分配到堆上，大概需要1.5GB的堆空间，如果堆空间小于该值，必然会触发GC。

2.5.2 使用如下参数运行，发现不会触发GC

-server -Xmx15m -Xms15m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations

2.5.3 使用如下参数（任意一行）运行，会发现触大量ＧＣ

//不使用逃逸分析
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:－DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:+EliminateAllocations

//不使用标量替换
-server -Xmx15m -Xms15m -XX:＋DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC -XX:-UseTLAB -XX:－EliminateAllocations

2.5.3.1 可以发现：栈上分配依赖于逃逸分析和标量替换

2.5.4 GC日志

[GC (Allocation Failure)  4095K->528K(15872K), 0.0025208 secs]
[GC (Allocation Failure)  4624K->552K(15872K), 0.0012518 secs]
[GC (Allocation Failure)  4648K->608K(15872K), 0.0009262 secs]
......(省略)
3718

2.5.4.1 GC日志解析

2.5.5 JVM参数解析

3. TLAB 分配

　　TLAB，全称Thread Local Allocation Buffer, 即：线程本地分配缓存。这是一块线程专用的内存分配区域。TLAB占用的是eden区的空间。在TLAB启用的情况下（默认开启），JVM会为每一个线程分配一块TLAB区域。

3.1 为什么需要TLAB？

　　这是为了加速对象的分配。由于对象一般分配在堆上，而堆是线程共用的，因此可能会有多个线程在堆上申请空间，而每一次的对象分配都必须线程同步，会使分配的效率下降。考虑到对象分配几乎是Java中最常用的操作，因此JVM使用了TLAB这样的线程专有区域来避免多线程冲突，提高对象分配的效率。

3.2 局限性： TLAB空间一般不会太大（占用eden区），所以大对象无法进行TLAB分配，只能直接分配到堆上。

3.3 分配策略：

　　一个100KB的TLAB区域，如果已经使用了80KB，当需要分配一个30KB的对象时，TLAB是如何分配的呢？

　此时，虚拟机有两种选择：第一，废弃当前的TLAB（会浪费20KB的空3.4 间）；第二，将这个30KB的对象直接分配到堆上，保留当前TLAB（当有小于20KB的对象请求TLAB分配时可以直接使用该TLAB区域）。

　　JVM选择的策略是：在虚拟机内部维护一个叫refill_waste的值，当请求对象大于refill_waste时，会选择在堆中分配，反之，则会废弃当前TLAB，新建TLAB来分配新对象。

　　【默认情况下，TLAB和refill_waste都是会在运行时不断调整的，使系统的运行状态达到最优。】

3.4 JVM参数解析

4. 附件

4.1 User类

packagepackag  com.blueStarWei.templet;

public class User {

    private int id;

    private String name;

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }


}

5. 参考文献

5.1 《实战Java虚拟机 - JVM故障诊断与性能优化》

5.2 栈上分配、TLAB ： https://blog.csdn.net/yangsnow_rain_wind/article/details/80434323

5.3 快速解读GC日志： https://blog.csdn.net/renfufei/article/details/49230943

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