第3章

G1的对象分配

对象分配直接关系到内存的使用效率、垃圾回收的效率，不同的分配策略也会影响对象的分配速度，从而影响Mutator的运行。

本章主要介绍G1的对象分配是怎样的。大体来说G1提供了两种对象分配策略：基于线程本地分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）的快速分配和慢速分配；当不能成功分配对象时就会触发垃圾回收，所以本章还总结了垃圾回收触发的时机；最后介绍了对象分配过程中涉及的参数调优。值得注意的是本章介绍的内容不仅适用于G1的对象分配，大多数调优参数也适用于其他的垃圾回收器。

3.1　对象分配概述

为了提高效率，无论快速分配还是慢速分配，都应该在STW之外调用，即都应该尽量避免使用全局锁，最好满足不同Mutator之间能并行分配且无干扰。但实际上堆空间只有一个，所以JVM的设计者致力于优秀的内存分配算法，把内存分配算法设计成几个层次，首先进行无锁分配，再进行加锁，从而尽可能地满足并行化分配。

我们以一个普通的Java对象分配为例，来梳理一下对象分配的过程。根据Java对象在JVM中的实现，JVM会先创建instanceklass，然后通过allocate_instance分配一个instanceOop。入口在InstanceKlass::allocate_instance，代码如下：

hotspot/src/share/vm/oops/instanceKlass.cpp

instanceOop InstanceKlass::allocate_instance(TRAPS) {

  bool has_finalizer_flag = has_finalizer();

  int size = size_helper();

  KlassHandle h_k(THREAD, this);

  instanceOop i;

  i = (instanceOop)CollectedHeap::obj_allocate(h_k, size, CHECK_NULL);

  if (has_finalizer_flag && !RegisterFinalizersAtInit) {

    i = register_finalizer(i, CHECK_NULL);

  }

  return i;

}

在CollectedHeap::obj_allocate中完成内存分配，如果成功则初始化对象；如果不成功则抛出异常。主要工作在CollectedHeap::common_mem_allocate_noinit()中，我们直接来看这个函数。该函数包含了我们上面提到的两种分配方法：TLAB快速分配allocate_from_tlab和慢速分配Universe::heap()->mem_allocate。代码如下：

hotspot/src/share/vm/gc_interface/collectedHeap.inline.hpp

HeapWord* CollectedHeap::common_mem_allocate_noinit(KlassHandle klass,

  size_t size, TRAPS) {

  // 省略一些检查等

  ……

  HeapWord* result = NULL;

  if (UseTLAB) {

    result = allocate_from_tlab(klass, THREAD, size);

    if (result != NULL)      return result;

  }

  bool gc_overhead_limit_was_exceeded = false;

  result = Universe::heap()->mem_allocate(size, &gc_overhead_limit_was_exceeded);

  if (result != NULL) {

    ……

    return result;

  }

  // 不成功抛出异常等

……

}

对象分配相对来说逻辑清晰，图3-1为对象分配的全景流程图。

图3-1　对象分配流程图