JVM 内存分配策略

引言

在 Java 虚拟机（JVM）中，内存分配与垃圾回收是影响程序性能的核心机制。内存分配的高效性直接决定了对象创建的速率，而垃圾回收策略则决定了内存的利用率以及系统的稳定性。为了在复杂多变的应用场景中实现高效的内存管理，JVM 提供了多种内存分配策略，如指针碰撞、空闲列表以及 TLAB（Thread Local Allocation Buffer），并结合不同的垃圾回收器，灵活应对各种内存分配需求。

1. 指针碰撞

假设堆内存是规整的，所有使用过的内存被放到一侧，空闲的内存被放到另一侧，使用过的内存和空闲内存之间放着一个指针作为分界线，当有内存需要分配时，指针向空闲方向移动与对象大小相等的距离即可，这种分配方式称为“指针碰撞”。

2. 空闲列表

如果堆内存不是规整的，已被使用的内存和空闲的内存相互交错在一起，没办法使用指针碰撞分配空间，JVM会维护一个列表，记录哪些内存块可用，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种分配方式称为“空闲列表”（Free List）。

3. TLAB（Thread Local Allocation Buffer）

也称为本地线程分配缓冲，TLAB 是线程私有的，线程初始化的时候，会创建并初始化 TLAB。对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，因此可能存在并发问题，为此提供了两种解决方案。

方案一：内存分配动作同步完成，JVM采用CAS + 自旋的方式。

方案二：为每个线程在Java堆中预先分配一小块内存。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的本地缓冲区中分配。

虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX：+/-UseTLAB参数来设定，默认开启。

4. 垃圾回收器如何选择内存分配策略？

新生代基于复制的收集器，采用指针碰撞即简单又高效，老年代基于整理、清除算法的收集器，使用较为复杂的空闲列表来分配内存。

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