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java - JVM 如何确保新对象内存分配的线程安全

coder 2023-08-28 原文

让我们假设这将在一个真正的并行环境中同时发生，一个虚拟机:

// Thread 1:
  new Cat()

// Thread 2:
  new Dog()

// Thread 3:
  new Mouse()

JVM 如何保证堆上内存分配的线程安全？

堆是所有线程的堆，它有自己的内部数据。

为简单起见，假设一个简单的压缩垃圾收集器实现，-XX:+UseSerialGC -XX:+UseParallelGC，用简单的增量指针标记空闲空间的开始和Eden(堆)中的一个连续空闲空间。

当为 Cat、Dog 和 Mouse 实例分配堆空间时，线程之间必须有某种同步，否则它们很容易结束互相覆盖。这是否意味着每个 new 运算符都隐藏在一些同步块(synchronized block)中？这样，许多“无锁”算法实际上并不是完全无锁的；)

我假设内存分配是由应用程序线程本身同步进行的，而不是由另一个专用线程进行的。

我知道 TLAB s，或线程本地分配缓冲区。它们允许线程在 Eden 中有一个单独的内存区域用于分配，因此不需要同步。但是我不确定默认情况下是否设置了 TLAB，它是一个非常晦涩的 HotSpot 功能。注意:不要混淆 TLAB 和 ThreadLocal 变量!

我还假设，对于更复杂的垃圾收集器，如 G1 或非压缩垃圾收集器，必须维护更复杂的堆结构数据，如 CMS 的空闲 block 列表，因此需要更多的同步。

更新:请让我澄清一下。我接受 HotSpot JVM 实现和带有和不带 Activity TLAB 的变体的答案。

更新: 根据my quick test ，TLAB 默认设置为 ON，在我的 64 位 JDK 7 上，用于串行、并行和 CMS 垃圾收集器，但不用于 G1 GC。

最佳答案

我在 this answer 中简要描述了 HotSpot JVM 中的分配过程.
对象的分配方式取决于分配它的堆区域。

1。 TLAB。最快和最频繁的方式。

TLAB 是 Eden 中为线程本地分配保留的区域。每个线程都可以创建许多 TLAB:一旦一个被填满，就会使用 #2 中描述的技术创建一个新的 TLAB。 IE。创建一个新的 TLAB 就像在伊甸园中直接分配一个大型元对象。

每个Java线程都有两个指针:tlab_top和tlab_limit。 TLAB 中的分配只是一个指针增量。不需要同步，因为指针是线程本地的。

if (tlab_top + object_size <= tlab_limit) {
    new_object_address = tlab_top;
    tlab_top += object_size;
}

-XX:+UseTLAB 默认启用。如果关闭它，对象将在 Eden 中分配，如下所述。

2。分配在伊甸园(年轻一代)。

如果 TLAB 中没有足够的空间用于新对象，则创建新的 TLAB 或直接在 Eden 中分配对象(取决于 TLAB 浪费限制和其他人体工程学参数)。

Eden 中的分配类似于 TLAB 中的分配。还有两个指针:eden_top和eden_end，它们对整个JVM来说是全局的。分配也是一个指针增量，但使用原子操作，因为 Eden 空间在所有线程之间共享。线程安全是通过使用特定于体系结构的原子指令实现的:CAS (例如 x86 上的 LOCK CMPXCHG)或 LL/SC (在 ARM 上)。

3。老年代分配。

这取决于 GC 算法，例如CMS 使用空闲列表。老年代的分配通常仅由垃圾收集器本身执行，因此它知道如何同步自己的线程(通常混合使用分配缓冲区、无锁原子操作和互斥锁)。

关于java - JVM 如何确保新对象内存分配的线程安全，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/25512146/

javaJVM收集器codeTLABmultithreadingconcurrencynew-operator

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