Java中的JVM内存分配与回收策略详解

一、内存分配的基本策略

1. 对象优先在Eden区分配

• 新创建的对象通常会被分配在新生代的Eden区
• Eden区内存连续，分配速度快（指针碰撞或空闲列表）
• 示例：Object obj = new Object() 会在Eden区分配内存

2. 大对象直接进入老年代

• 需要大量连续内存的对象（如长数组、大字符串）
• 避免在Eden区和两个Survivor区之间大量复制
• 通过-XX:PretenureSizeThreshold参数设置阈值

二、内存分配的具体过程

1. 正常情况下的分配流程：
   a. 尝试在Eden区分配内存
   b. 如果Eden区空间不足，触发Minor GC
   c. 存活对象复制到Survivor区（From/To空间）
   d. 对象年龄增加到阈值（默认15）时晋升老年代

2. 空间分配担保机制：
   a. Minor GC前检查老年代最大可用空间
   b. 如果大于新生代所有对象总大小，确保安全
   c. 否则检查-XX:HandlePromotionFailure设置
   d. 允许担保失败时重新发起Full GC

三、对象晋升老年代的条件

1. 年龄阈值机制

• 对象每在Survivor区经历一次Minor GC，年龄加1
• 当年龄超过-XX:MaxTenuringThreshold（默认15）时晋升

2. 动态年龄判定

• 如果Survivor区中相同年龄所有对象大小超过Survivor空间一半
• 年龄大于等于该年龄的对象直接进入老年代

3. 分配担保失败

• Survivor区无法容纳Minor GC后的存活对象时
• 通过分配担保机制直接进入老年代

四、内存回收策略详解

1. Minor GC（年轻代回收）

• 触发条件：Eden区空间不足
• 采用复制算法：Eden区存活对象→Survivor区
• Stop-the-World时间较短

2. Full GC（整堆回收）

• 触发条件：老年代空间不足/空间分配担保失败
• 回收整个堆和方法区
• Stop-the-World时间较长

五、相关JVM参数调优

1. -XX:PretenureSizeThreshold：大对象直接进入老年代的阈值
2. -XX:MaxTenuringThreshold：对象晋升老年代的年龄阈值
3. -XX:TargetSurvivorRatio：Survivor区的目标使用率
4. -XX:+UseAdaptiveSizePolicy：开启自适应内存分配策略

六、实际应用示例
假设JVM参数配置：-Xms20m -Xmx20m -XX:SurvivorRatio=8

• 新生代总空间：20MB × 1/3 ≈ 6.67MB
• Eden区：6.67MB × 8/10 ≈ 5.3MB
• 每个Survivor区：约0.67MB
• 当创建多个2MB数组时，会根据策略选择在Eden区分配或直接进入老年代

这种内存分配策略平衡了内存使用效率和GC性能，是JVM性能调优的重要基础。