面试题：Java内存分配策略之堆内存分配

Question

在Java中，简述对象在堆内存中的分配过程，以及堆内存的不同区域（新生代、老年代等）是如何协同工作来管理对象生命周期的？

Answer 1

对象在堆内存中的分配过程

1. 对象创建：当使用 new 关键字创建一个对象时，Java 虚拟机（JVM）会在堆内存中为该对象分配内存空间。
2. 内存分配策略：
   • 指针碰撞：如果堆内存是规整的（已使用的内存和未使用的内存分别在一边），JVM 只需将指针向空闲内存方向移动与对象大小相等的距离，就完成了内存分配。
   • 空闲列表：如果堆内存不规整，JVM 会维护一个记录空闲内存块的列表，分配内存时从列表中找到一块足够大的空闲空间分配给对象，并更新列表。

堆内存不同区域协同工作管理对象生命周期

1. 新生代：
   • 结构：新生代分为一个 Eden 区和两个 Survivor 区（一般称为 S0 和 S1）。
   • 对象分配：新创建的对象通常首先分配在 Eden 区。
   • 垃圾回收：当 Eden 区空间不足时，会触发 Minor GC（新生代垃圾回收）。此时，Eden 区和 Survivor 区中仍存活的对象会被复制到未使用的 Survivor 区（如 S1 区，假设之前在 S0 区），而 Eden 区和使用过的 Survivor 区（如 S0 区）中的垃圾对象会被回收。多次 Minor GC 后，仍存活的对象会被晋升到老年代。
2. 老年代：
   • 对象进入：经历多次 Minor GC 后仍然存活的对象，会被晋升到老年代。大对象（超过一定大小的对象）也可能直接分配到老年代。
   • 垃圾回收：当老年代空间不足时，会触发 Major GC 或 Full GC（整堆垃圾回收），回收老年代中的垃圾对象。Full GC 通常比 Minor GC 更耗时，因为它需要扫描整个堆内存。
3. 持久代（Java 8 之前）/元空间（Java 8 及之后）：
   • 持久代（Java 8 之前）：存储类的元数据、常量池等信息。当持久代空间不足时，也可能触发 Full GC。
   • 元空间（Java 8 及之后）：元空间使用本地内存而不是堆内存，减少了由于持久代空间不足导致的 Full GC 频率。它同样存储类的元数据等信息。