在TLAB(线程本地分配缓存)上分配对象

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使用TLAB性能差异

示例

分配策略

Java对象分配过程


      JVM的Thread Local Allocation Buffer,即TLAB线程本地分配缓存,作用是加速分配对象空间,以前的日志里说到对于一些线程私有的对象,由于不会发生对象逃逸,所以JVM会以栈上分配的方式将对象空间分配到栈空间中,这样当方法调用完成后对象就会因离开了作用域而跟着一起被销毁,不需要等待GC来回收,而对于一些会发生逃逸的对象,例如类的成员变量,因为它们可能被其他线程访问,所以JVM会将其分配在堆空间中。但是,JVM堆空间是全局共享的,如果某些情况下出现许多线程不停分配对象在堆空间中(堆空间分配对象内存操作是同步操作),会降低程序的运行效率,为了解决该问题,JVM为每一个线程在初始化时先单独分配一块Buffer,该空间是线程私有的,当线程执行时需要为对象分配内存时,就是用自己的Buffer空间分配,这样就解决了多线程因共用同一JVM堆空间而产生的同步操作冲突问题。要注意的是,TLAB使用的堆内存空间其实还是eden区的,即新生代对象初始化时存放的eden区,也就是说,TLAB只是让每一个线程有自己私有的指针,分配对象内存时使用自己的私有的指针,别的线程无法利用这片区域,为对象分配完内存后,在整个eden区内无论哪个线程分配的对象都还是所有其他线程可访问的(感觉这里表述的不太好,总的来说就是,TLAB给了线程私有的分配空间的权利,这样就不会出现多线程使用同一堆空间分配对象空间时,因每一次分配都要同步操作而影响了程序执行效率。但是线程分配空间的对象在堆空间eden区内还是其他线程可见的)。如果TLAB一开始为线程分配的Buffer用完了,那么可以继续从eden区再分配一块空间给线程,可以看到,TLAB的作用就是加快了对象的内存分配过程。

 

使用TLAB性能差异

TLAB默认情况下是开启的,你也可以用参数-XX:-UseTLAB来关闭使用TLAB,来看下使用与否两者在性能上的差异。

示例

在TLAB(线程本地分配缓存)上分配对象

程序很简单,就是不断分配数组对象空间,然后记录程序运行的时间:

在TLAB(线程本地分配缓存)上分配对象

      可以看到,使用-XX:+UseTLAB参数执行程序,运行时间比关闭TLAB快,原因上面说了,使用TLAB为每个线程分配私有的Buffer空间,线程需要为对象分配内存时,可以使用自己的私有指针,不会产生锁和同步操作,如果不使用TLAB,那么所有线程为对新分配内存都要到共享的eden区堆空间中(TLAB也是共享eden区堆空间,只是Buffer的使用是线程独占的),这会产生大量的同步操作,程序执行效率自然就低了。

 

分配策略

      Java程序运行过程通常有大量的对象分配内存和回收操作,所以线程中分配的Buffer空间不会太大,毕竟这部分空间是从eden区里拿来的,由于TLAB空间较小,对于一些大对象,无法分配到线程的TLAB中,JVM会把它们分配回eden堆空间中,总结一下TLAB的分配策略:如果分配的对象大小比Buffer空间小,则分配到线程的TLAB中,如果当前的TLAB不足以容纳新的对象创建,JVM不会重新去申请一块新的Buffer,而是把对象分配回大家共享的eden区堆空间上,自己的TLAB中剩余空间留下来待下次为可容纳的分配对象空间时再使用。在JVM内部有一个参数refill_waste专门用来判断对象是分配到线程的TLAB中还是堆空间中,显然当新创建对象的大小大于refill_waste的值时,JVM会把对象分配到堆空间中,如果对象大小小于refill_waste的值,JVM则会舍弃当前的TLAB空间,重新请求新的TLAB空间来为对象分配空间。这个refill_waste值是动态改变的,refill表示线程的TLAB空间重新分配和填充的次数,waste表示的是空间浪费的比例。

 

Java对象分配过程

      TLAB作为优化手段,JVM为对象分配内存时并不是第一时间就是用它的,对象分配的的大致流程是这样:

在TLAB(线程本地分配缓存)上分配对象

      对于开启了栈上分配,那么就优先进行栈上分配,JVM会对线程进行逃逸判断,判断出线程内的对象是否可能被其他线程访问,如果可以,则将其分配到堆中,否则分配到线程的栈数据区上。不符合栈上分配的,就跳转到TLAB分配,判断线程的TLAB剩余空间能否容纳新创建的对象,如果空间不足,例如有大对象创建,那么TLAB就进入慢分配,即把大对象分配到堆空间上。对于满足了进入老年代的对象,JVM会直接在老年代空间中分配空间,否则就在eden区里分配。