簡介
逃逸分析我們在JDK14中JVM的性能優化一文中已經講過了，逃逸分析的結果就是JVM會在棧上分配對象，從而提升效率。如果我們在多線程的環境中，如何提升內存的分配效率呢？快來跟小師妹一起學習TLAB技術吧。
逃逸分析和棧上分配
小師妹：F師兄，從前大家都說對象是在堆中分配的，然后我就信了。上次你居然說可以在棧上分配對象，這個實在是顛覆了我一貫的認知啊。
柏拉圖說過：思想永遠是宇宙的統治者。只要思想不滑坡，辦法總比困難多。別人告訴你的都是一些最基本，最最通用的情況。而師兄我告訴你的則是在優化中的特列情況。
小師妹：F師兄，看起來JVM在提升運行速度方面真的做了不少優化呀。
是呀，Java從最開始被詬病速度慢，到現在執行速度直追C語言。這些運行時優化是必不可少的。還記得我們之前講的逃逸分析是怎么回事嗎？
小師妹：F師兄，這個我知道，如果一個對象的分配是在方法內部，並且沒有多線程訪問的情況下，那么這個對象其實可以看做是一個本地對象，這樣的對象不管創建在哪里都只對本線程中的本方法可見，因此可以直接分配在棧空間中。
對的，棧上分配的對象因為不用考慮同步，所以執行速度肯定會更加快速，這也是為什么JVM會引入棧上分配的原因。
再舉一個形象直觀的例子。工廠要組裝一輛汽車，在buildCar的過程中，需要先創建一個Car對象，然后給它按上輪子。
public static void main(String[] args) {
buildCar();
}
public static void buildCar() {
Wheel whell = new Wheel(); //分配輪子
Car car = new Car(); //分配車子
car.setWheel(whell);
}
}
class Wheel {}
class Car {
private Wheel whell;
public void setWheel(Wheel whell) {
this.whell = whell;
}
}
考慮一下上面的情況，如果假設該車間是一個機器人組裝一台車，那么上面方法中創建的Car和Wheel對象，其實只會被這一個機器人訪問，其他的機器人根本就不會用到這個車的對象。那么這個對象本質上是對其他機器人隱形的。所以我們可以不在公共空間分配這個對象，而是在私人的棧空間中分配。
逃逸分析還有一個作用就是lock coarsening。同樣的，單線程環境中，鎖也是不需要的，也可以優化掉。
TLAB簡介
小師妹：F師兄，我覺得逃逸分析很好呀，棧上分配也不錯。既然又這么厲害的兩項技術了，為什么還要用到TLAB呢？
首先這是兩個不同的概念，TLAB的全稱是Thread-Local Allocation Buffers。Thread-Local大家都知道吧，就是線程的本地變量。而TLAB則是線程的本地分配空間。
逃逸分析和棧上分配只是爭對於單線程環境來說的，如果在多線程環境中，不可避免的會有多個線程同時在堆空間中分配對象的情況。
這種情況下如何處理才能提升性能呢？
小師妹：哇，多個線程競爭共享資源，這不是一個典型的鎖和同步的問題嗎？
鎖和同步是為了保證整個資源一次只能被一個線程訪問，我們現在的情況是要在資源中為線程划分一定的區域。這種操作並不需要完全的同步，因為heap空間夠大，我們可以在這個空間中划分出一塊一塊的小區域，為每個線程都分一塊。這樣不就解決了同步的問題了嗎？這也可以稱作空間換時間。
TLAB詳解
小師妹，還記得heap分代技術中的一個中心兩個基本點嗎？哦，1個Eden Space和2個Suvivor Space嗎？
Young Gen被划分為1個Eden Space和2個Suvivor Space。當對象剛剛被創建的時候，是放在Eden space。垃圾回收的時候，會掃描Eden Space和一個Suvivor Space。如果在垃圾回收的時候發現Eden Space中的對象仍然有效，則會將其復制到另外一個Suvivor Space。
就這樣不斷的掃描，最后經過多次掃描發現任然有效的對象會被放入Old Gen表示其生命周期比較長，可以減少垃圾回收時間。
因為TLAB關注的是新分配的對象，所以TLAB是被分配在Eden區間的，從圖上可以看到TLAB是一個一個的連續空間。
然后將這些連續的空間分配個各個線程使用。
因為每一個線程都有自己的獨立空間，所以這里不涉及到同步的概念。默認情況下TLAB是開啟的，你可以通過：
-XX:-UseTLAB
來關閉它。
設置TLAB空間的大小
小師妹，F師兄，這個TLAB的大小是系統默認的嗎？我們可以手動控制它的大小嗎？
要解決這個問題，我們還得去看JVM的C++實現，也就是threadLocalAllocBuffer.cpp：
上面的代碼可以看到，如果設置了TLAB（默認是0），那么TLAB的大小是定義的TLABSize除以HeapWordSize和max_size()中最小的那個。
HeapWordSize是heap中一個字的大小，我猜它=8。別問我為什么，其實我也是猜的，有人知道答案的話可以留言告訴我。
TLAB的大小可以通過：
-XX:TLABSize
來設置。
如果沒有設置TLAB，那么TLAB的大小就是分配線程的平均值。
TLAB的最小值可以通過：
-XX:MinTLABSize
來設置。
默認情況下：
-XX:ResizeTLAB
resize開關是默認開啟的，那么JVM可以對TLAB空間大小進行調整。
TLAB中大對象的分配
小師妹：F師兄，我想到了一個問題，既然TLAB是有大小的，如果一個線程中定義了一個非常大的對象，TLAB放不下了，該怎么辦呢？
好問題，這種情況下又有兩種可能性，我們假設現在的TLAB的大小是100K：
第一種可能性：
目前TLAB被使用了20K，還剩80K的大小，這時候我們創建了一個90K大小的對象，現在90K大小的對象放不進去TLAB，這時候需要直接在heap空間去分配這個對象，這種操作實際上是一種退化操作，官方叫做 slow allocation。
第二中個可能性：
目前TLAB被使用了90K，還剩10K大小，這時候我們創建了一個15K大小的對象。
這個時候就要考慮一下是否仍然進行slow allocation操作。
因為TLAB差不多已經用完了，為了保證后面new出來的對象仍然可以有一個TLAB可用，這時候JVM可以嘗試將現在的TLAB Retire掉，然后分配一個新的TLAB空間，把15K的對象放進去。
JVM有個開關，叫做：
-XX:TLABWasteTargetPercent=N
這個開關的默認值是1。表示如果新分配的對象大小如果超出了設置的這個百分百，那么就會執行slow allocation。否則就會分配一個新的TLAB空間。
同時JVM還定義了一個開關：
-XX:TLABWasteIncrement=N
為了防止過多的slow allocation，JVM定義了這個開關（默認值是4），比如說第一次slow allocation的極限值是1%，那么下一次slow allocation的極限值就是%1+4%=5%。
TLAB空間中的浪費
小師妹：F師兄，如果新分配的TLAB空間，那么老的TLAB中沒有使用的空間該怎么辦呢？
這個叫做TLAB Waste。因為不會再在老的TLAB空間中分配對象了，所以剩余的空間就浪費了。
總結
本文介紹了逃逸分析和TLAB的使用。希望大家能夠喜歡。
本文作者：flydean程序那些事
本文鏈接：http://www.flydean.com/jvm-escapse-tlab/
本文來源：flydean的博客
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