作者 l Hollis 來源 l Hollis（ID：hollischuang）

JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)，是很重要的知識(shí)，相信每一個(gè)靜心準(zhǔn)備過面試的程序員都可以清楚的把堆、棧、方法區(qū)等介紹的比較清楚。

上圖，是一張?jiān)谧髡吒鶕?jù)《JAVA虛擬機(jī)規(guī)范（Java SE 8）》中描述的JVM運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)域結(jié)構(gòu)畫的。

很多人都知道Java對(duì)象是在堆內(nèi)存中分配空間的（JIT優(yōu)化除外），也知道內(nèi)存分配過程中是線程安全的，那么虛擬機(jī)到底是如何保證線程安全的呢？本文就來簡(jiǎn)單介紹一下。

1 Java對(duì)象的內(nèi)存分配

我們知道，Java是一門面向?qū)ο蟮恼Z言，我們?cè)贘ava中使用的對(duì)象都需要被創(chuàng)建出來，在Java中，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的方法有很多種，如使用new、使用反射、使用Clone方法等，但是無論如何，對(duì)象在創(chuàng)建過程中，都需要進(jìn)行內(nèi)存分配。

拿最常見的new關(guān)鍵字舉例，當(dāng)我們使用new創(chuàng)建對(duì)象后代碼開始運(yùn)行后，虛擬機(jī)執(zhí)行到這條new指令的時(shí)候，會(huì)先檢查要new的對(duì)象對(duì)應(yīng)的類是否已被加載，如果沒有被加載則先進(jìn)行類加載。

在類加載檢查通過之后，就需要給對(duì)象進(jìn)行內(nèi)存分配了，分配的內(nèi)存主要用來存放對(duì)象的實(shí)例變量。

在進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)，需要根據(jù)對(duì)象中的實(shí)例變量情況等信息確定需要分配的空間大小，然后從Java堆中劃分出這樣一塊區(qū)域（假設(shè)沒有JIT優(yōu)化）。

根據(jù)JVM使用的垃圾回收器的類型，因其回收算法不同，會(huì)導(dǎo)致堆中內(nèi)存分配情況不同。如標(biāo)記-清楚算法回收后的內(nèi)存中會(huì)有大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，在給新的對(duì)象分配的時(shí)候，就需要通過"空閑列表"來確定一塊空閑區(qū)域。（這部分不是本文重點(diǎn)，讀者可以自行學(xué)習(xí)一下。）

無論那種方式，最終都需要確定出一塊內(nèi)存區(qū)域，用于給新建對(duì)象分配內(nèi)存。我們知道，對(duì)象的內(nèi)存分配過程中，主要是對(duì)象的引用指向這個(gè)內(nèi)存區(qū)域，然后進(jìn)行初始化操作。

那么問題就來了：

在并發(fā)場(chǎng)景中，如何內(nèi)存分配過程的線程安全性？如果兩個(gè)線程先后把對(duì)象引用指向了同一個(gè)內(nèi)存區(qū)域，怎么辦。

2 TLAB

一般有兩種解決方案：

1、對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作做同步處理，采用CAS機(jī)制，配合失敗重試的方式保證更新操作的線程安全性。
2、每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，然后再給對(duì)象分配內(nèi)存的時(shí)候，直接在自己這塊"私有"內(nèi)存中分配，當(dāng)這部分區(qū)域用完之后，再分配新的"私有"內(nèi)存。

方案1在每次分配時(shí)都需要進(jìn)行同步控制，這種是比較低效的。

方案2是HotSpot虛擬機(jī)中采用的，這種方案被稱之為TLAB分配，即Thread Local Allocation Buffer。這部分Buffer是從堆中劃分出來的，但是是本地線程獨(dú)享的。

這里值得注意的是，我們說TLAB時(shí)線程獨(dú)享的，但是只是在“分配”這個(gè)動(dòng)作上是線程獨(dú)占的，至于在讀取、垃圾回收等動(dòng)作上都是線程共享的。而且在使用上也沒有什么區(qū)別。

另外，TLAB僅作用于新生代的Eden Space，對(duì)象被創(chuàng)建的時(shí)候首先放到這個(gè)區(qū)域，但是新生代分配不了內(nèi)存的大對(duì)象會(huì)直接進(jìn)入老年代。因此在編寫Java程序時(shí)，通常多個(gè)小的對(duì)象比大的對(duì)象分配起來更加高效。

所以，雖然對(duì)象剛開始可能通過TLAB分配內(nèi)存，存放在Eden區(qū)，但是還是會(huì)被垃圾回收或者被移到Survivor Space、Old Gen等。

不知道大家有沒有想過，我們使用了TLAB之后，在TLAB上給對(duì)象分配內(nèi)存時(shí)線程獨(dú)享的了，這就沒有沖突了，但是，TLAB這塊內(nèi)存自身從堆中劃分出來的過程也可能存在內(nèi)存安全問題啊。

所以，在對(duì)于TLAB的分配過程，還是需要進(jìn)行同步控制的。但是這種開銷相比于每次為單個(gè)對(duì)象劃分內(nèi)存時(shí)候?qū)M(jìn)行同步控制的要低的多。

虛擬機(jī)是否使用TLAB是可以選擇的，可以通過設(shè)置-XX:+/-UseTLAB參數(shù)來指定。

3 總結(jié)

為了保證Java對(duì)象的內(nèi)存分配的安全性，同時(shí)提升效率，每個(gè)線程在Java堆中可以預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，這部分內(nèi)存稱之為TLAB（Thread Local Allocation Buffer），這塊內(nèi)存的分配時(shí)線程獨(dú)占的，讀取、使用、回收是線程共享的。

可以通過設(shè)置-XX:+/-UseTLAB參數(shù)來指定是否開啟TLAB分配。

參考資料：

《深入理解Java虛擬機(jī)》

https://www.cnblogs.com/straybirds/p/8529924.html https://www.zhihu.com/question/56538259