JVM-对象什么时候进入老年代（实战篇）

哈喽哈喽大家猴，我是把代码写成bug的大头菜。公众号：大头菜技术(bigheadit)。原创不易，但欢迎转载。

上一篇文章：JVM-动态年龄介绍了对象进入老年代的四种方式

• 大对象
• 动态年龄判断
• minor gc后，survivor区空间不能容纳全部存活对象
• 存活对象达到年龄阈值。比如15

接下来，我们将用代码方式来验证这四种方式。

知识回顾

在实战开始之前，我们先复习一下知识点：

0.134: [GC (Allocation Failure) 0.134: [ParNew: 7444K->685K(9216K), 0.0011650 secs] 
7444K->685K(19456K), 0.0012583 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 

因为涉及到GC日志的查看，我就简单介绍一下日志的大概含义：

• 0.134。含义就是在程序启动后多久，发生了垃圾回收。单位:秒
• GC (Allocation Failure)。GC就是发生了垃圾回收的意思，这个不用说都清楚。然后括号里面的Allocation Failure，就是发生垃圾回收的原因。这里Allocation Failure，就是空间分配失败导致发生的垃圾回收。
• [ParNew:ParNew就是新生代垃圾回收使用的垃圾收集器，同时也代表发生了minor gc。
• 7444K->685K(9216K), 0.0011650 secs]。接着7444K，是新生代垃圾回收前已使用的空间。685K，是新生代垃圾回收后已使用的空间。9216K，是新生代的总空间。0.0011650 secs，就是垃圾回收需要耗费的时间。
• 7444K->685K(19456K), 0.0012583 secs]，7444K是整个堆（新生代+老年代）垃圾回收前已使用的空间。685K是整个堆垃圾回收后已使用的空间。19456K是整个堆的总空间。
• [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 。就是本次GC消耗的时间，因为这里保持了2为小数，四舍五入嘛，因此都是0。

好了，差不多了，直接开始吧！！！！

大对象

首先，我们简单回顾一下。

image

书本，也没说明，多大的对象才是大对象，比较抽象。

我们这里直接具体点：

-XX:PretenureSizeThreshold=3m

大于等于3m的对象，就是大对象。

-XX:NewSize=10m -XX:MaxNewSize=10m -XX:InitialHeapSize=20m

这里，我们给新生代10m,堆20m。

也就是说，老年代的空间=20m-10m=10m

-XX:SurvivorRatio=8

eden:s0:s1等于8：1：1

所以eden区为8m,s0为1m,s1为1m

使用的垃圾收集器为ParNew和CMS

-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC

打印GC的详细信息

-XX:+PrintGCDetails

打印GC的时间戳

-XX:+PrintGCTimeStamps

那这些GC日志输出在哪里，当然是文件啦。

-Xloggc:bigobject.log

好了，JVM的配置差不多了，直接上代码。

JVM配置参数

-XX:NewSize=10m -XX:MaxNewSize=10m -XX:InitialHeapSize=20m -XX:MaxHeapSize=20m -XX:SurvivorRatio=8 -XX:PretenureSizeThreshold=3m -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:bigobject.log

代码：

image

byte[] array1 = new byte[2_1MB];
byte[] array2 = new byte[3_1MB];

因为2m的对象不是大对象，因此分配到eden区。而3m的对象是大对象，因此分配到old区。

image

上面，这些都是我们根据理论来推测出来的。

接下来，我们运行一下代码，然后查询日志文件bigobject.log

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.261-b12) for bsd-amd64 JRE (1.8.0_261-b12), built on Jun 18 2020 06:38:55 by "java_re" with gcc 4.2.1 Compatible Apple LLVM 10.0.0 (clang-1000.11.45.5)
Memory: 4k page, physical 33554432k(382392k free)

/proc/meminfo:

CommandLine flags: -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:MaxNewSize=10485760 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:NewSize=10485760 -XX:OldPLABSize=16 -XX:PretenureSizeThreshold=3145728 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC 
Heap
 par new generation   total 9216K, used 4849K [0x00000007bec00000, 0x00000007bf600000, 0x00000007bf600000)
  eden space 8192K,  59% used [0x00000007bec00000, 0x00000007bf0bc580, 0x00000007bf400000)
  from space 1024K,   0% used [0x00000007bf400000, 0x00000007bf400000, 0x00000007bf500000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000007bf500000, 0x00000007bf500000, 0x00000007bf600000)
 concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 3072K [0x00000007bf600000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
 Metaspace       used 3074K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 337K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

现在，我们分析一下日志内容，来验证我们的猜测是否正确。

CommandLine flags: -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:MaxNewSize=10485760 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:NewSize=10485760 -XX:OldPLABSize=16 -XX:PretenureSizeThreshold=3145728 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
Heap

上面这一堆，就是我们自己设置的JVM参数，也有一些系统帮我们添加的。比如：-XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops

这些不是重点，你了解一下就好。

重点是这个：

Heap  
 par new generation   total 9216K, used 4849K [0x00000007bec00000, 0x00000007bf600000, 0x00000007bf600000)
  eden space 8192K,  59% used [0x00000007bec00000, 0x00000007bf0bc580, 0x00000007bf400000)
  from space 1024K,   0% used [0x00000007bf400000, 0x00000007bf400000, 0x00000007bf500000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000007bf500000, 0x00000007bf500000, 0x00000007bf600000)
 concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 3072K [0x00000007bf600000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)

代表的含义是：GC后堆的情况，注意是GC后。这里特别强调一下。

par new generation total 9216K, used 4849K
代表的新生代，现在总的空间大小是9216K，已使用的空间大小是4849K。

其实我们知道，有2M对象是进入了eden区的，但是现在4849K明显是大于2048K（2M）的。

那说明了什么？

说明，其实JVM除了加载我们自己写的对象外，还会加载一些其他未知对象。未知对象，主要由JVM本身产生，这部分大家先忽略就好

回到主要问题上：大对象是否会直接进入老年代。

我们看以下这段日志：

concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 3072K

老年代的总空间大小是10240K，目前已经使用了3072K。

看到这里，其实相信大家已经可以明白了。我们把大对象定义为大于等于3m的对象。而日志也告诉我们，目前老年代已经被占用了3072K，即3m。

因此，到这里我们已经用代码验证了：大对象会直接进入老年代。

动态年龄判断

首先，我们还是先了解一下什么是动态年龄判断？

书本的解释如下：

image

总结一下：就是说survivor区中，如果相同年龄的所有对象大小所占用的空间大于survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄对象的，都可以直接进入老年代。

这是书本的说法。。

但其实这个说法是错误的。

相信看过我另一篇JVM-动态年龄的小伙伴，是了解正确的说法应该是：在survivor区中，所有年龄的对象的所占空间的累加和大于survivor空间的一半，大于或等于该年龄的对象，都可以进入老年代。

接下来我们直接上代码和JVM配置参数：

JVM配置参数：

-XX:NewSize=10m -XX:MaxNewSize=10m -XX:InitialHeapSize=20m -XX:MaxHeapSize=20m -XX:SurvivorRatio=8 -XX:PretenureSizeThreshold=10m -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:dynamicheck.log

代码：

image

我们先直接把代码跑起来，然后直接看日志文件：

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.281-b09) for bsd-amd64 JRE (1.8.0_281-b09), built on Dec  9 2020 12:44:49 by "java_re" with gcc 4.2.1 Compatible Apple LLVM 10.0.0 (clang-1000.11.45.5)
Memory: 4k page, physical 16777216k(106332k free)

/proc/meminfo:

CommandLine flags: -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:MaxNewSize=10485760 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:NewSize=10485760 -XX:OldPLABSize=16 -XX:PretenureSizeThreshold=10485760 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC 

0.117: [GC (Allocation Failure) 0.118: [ParNew: 7115K->619K(9216K), 0.0029447 secs] 7115K->619K(19456K), 0.0033789 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
0.122: [GC (Allocation Failure) 0.122: [ParNew: 7223K->0K(9216K), 0.0020215 secs] 7223K->601K(19456K), 0.0020509 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
 par new generation   total 9216K, used 2212K [0x00000007bec00000, 0x00000007bf600000, 0x00000007bf600000)
  eden space 8192K,  27% used [0x00000007bec00000, 0x00000007bee290e0, 0x00000007bf400000)
  from space 1024K,   0% used [0x00000007bf400000, 0x00000007bf400000, 0x00000007bf500000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000007bf500000, 0x00000007bf500000, 0x00000007bf600000)
 concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 601K [0x00000007bf600000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
 Metaspace       used 2713K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 291K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

部分代码剖析：

image

现在连续分配了3个2M的对象，和1个300K的对象，最后还把array1置为null。此时的堆图应该是这样子的

image

接下来，还要继续分配一个2M的对象，这个时候eden区还能继续分配空间吗？

肯定不可以，因为eden区只有8M。

image

那这个时候，只好执行young gc来清理空间了。

接着，我们看一下日志文件：

ParNew: 7115K->619K(9216K)

说明GG前，占用了7115K，这里大概包括3个2m对象+300k对象+几百K未知对象。经过GC后，只剩下619K对象，包括300K对象和未知对象。

然后给新创建的2m对象分配到eden区

image

此时，我们得观察一个重点：就是from区是1m,就是1024K。现在呢，有619K对象已经来到了from区，是超过from区的一半的。

接着我们继续看代码：

image

执行完这个代码。会在堆里会新增2个2m对象，1个300K对象，最后array3置为null。

如果要继续执行byte[] array4 = new byte[2*_1MB];

那么eden区就不够空间了。这个时候会触发第二次young gc了。

我们继续看一下第二次young gc的日志：

ParNew: 7223K->0K(9216K)

说明了啥？

GC前，一共使用了7223K，包括eden区的3个2m对象+300K对象和from区的300K对象+未知对象，GC后，整个新生代都有空了。

image

理论上，GC后，array2还引用着300K对象的。所以，可以肯定的是，这300K对象，肯定不会被回收。

但现在GC日志明显告诉我们，新生代在GC后的空间使用率为0。

这是为什么呢？

不着急，我们继续看一下老年代的空间日志：

concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 601K

你看，老年代竟然被使用了601K。其实这601K，就是300K对象和未知对象的空间。

为什么它们会在老年代？

就是因为触发了动态年龄判断呀。

你想想，首先，300K不是大对象吧。（-XX:PretenureSizeThreshold=10m）

也没到达15岁，因为才young gc两次。（-XX:MaxTenuringThreshold=15）

而且现在survivor是1024K空间，是足以容纳601K的存活对象的。所以，这些都不是导致对象进入老年代的原因。

现在因为2次young gc，那600K对象都存活着，并且占用的空间是超过survivor区的空间大小一半。从而触发动态空间判断，进入老年代。

说到这里，相信大家应该都能明白了。如果还不明白，欢迎加大头菜微信一起探讨。

纸上得来终觉浅，剩下的2种情况：

• minor gc后，survivor区空间不能容纳全部存活对象
• 存活对象达到年龄阈值。比如15

这两种情况的代码，你们可以自己试试实战一下。

留一个问题给大家思考一下，欢迎大家留言交流：

survivor空间不足以容纳存活对象时，是不是所有对象都会进入老年代？还是会有部分进入老年代，剩下部分留在survivor区？

我呢，代码已经写好了。大家自行在后台获取即可。

在公众号回复：jvm代码。可以查看这四种情况的实战代码。

絮叨

本来这种涉及到代码实战的技术分享，应该录视频讲比较好的。

但是实在太难了。大头菜自认为是一个脸皮厚的人，但是昨晚录了3个小时，都没录完。

要么就是中途结巴，要么就是中途紧张，总之，害，写文章和录视频，真的两回事。写文章上，我思路算是比较清晰的。但录视频真的紧脏呜呜呜。。。。。。

我忍不住想吐槽一下自己的声音，录完后，我听了一下自己的声音。

咦惹。。。妈呀。。。。。什么鬼。。辣耳朵

果然，听自己的声音是需要勇气的。。。。。

但，我还是会继续尝试录视频的，剪完后，给大家分享。