聊聊Java中的TLAB

一、TLAB介绍

TLAB（Thread Local Allocation Buffer）是在Hotspot1.6引入的新技术，目的是提升在堆上创建对象的性能。

如果一个对象被创建到堆上时，需要在堆上申请指定大小的内存供新创建的对象使用，在这个过程中，堆会通过加锁或指针碰撞的方式防止同一块被重复申请，在JVM中，内存分配是一个非常频繁的动作，而给堆加锁或者校验碰撞指针的方式必定会影响内存创建效率，TLAB的出现就是为了优化这个问题。

二、TLAB细节

TLAB是线程的一块私有内存，这块内存在堆中，可以通过JVM参数-XX:+UseTLAB开启。

• 在线程启动的时候会在堆中为其申请一块指定大小的内存，这块内存只给当前线程使用，属于线程私有的，如果线程需要为线程内的对象分配内存，就再自己的空间上分配，这样就不存在内存竞争的情况了，大大的提升了分配效率；

  

  void initialize_tlab() {
    if (UseTLAB) {
      tlab().initialize();
    }
  }

• 当TLAB空间容量不足时，就新申请一个TLAB，原来的那个TLAB区里的对象还维持现状，因为对象只能感知到自己在Eden区。

• TLAB空间的内存非常小，默认大小仅有Eden区的1%，也可以通过JVM参数-XX:TLABWasteTargetPercent设置TLAB空间占Eden空间的百分比大小，一般用默认的就可以。

  # 开启TLAB
  -XX:+UseTLAB
  
  # 关闭TLAB
  -XX:-UseTLAB
  
  # 设置每个TLAB区域占Eden区的大小比例
  -XX:TLABWasteTargetPercent

三、TLAB规则

1. 我们下载openjdk，到查看文件hotspot/src/share/vm/memory/threadLocalAllocBuffer.hpp，这是TLAB的源码实现，看一下类中的属性：

   

   从类中我们看到四个HeapWord实例，对于我们来说只需要关心start、top和end，我们结合和源码分析一下每个变量的用途。

   • 根据它们的注释我们可以知道start是TLAB的地址，end是申请的TLAB空间的尾部，也就是通过start和end就可以标识出这个TLAB所管理的区域，防止其他线程再来分配这块空间。

   • top是归属线程最后一次申请空间的尾位置，当top撞上end的时候就表示这个TLAB的空间用完了，这时会申请一个新的TLAB。

2. 每一个TLAB空间大小都是固定的，默认的是Eden区大小的的1%，既然大小是固定的，那么肯定会出现空间浪费的情况，比如TLAB大小是100kb，已经被使用了90kb，此时有一个12kb的对象来申请空间，但是TLAB的剩余空间已经不足以分配给这个对象了，此时怎么办？是新申请一个TLAB，还是直接分配到Eden区？在设计TLAB的时候就已经考虑到这种情况了，使用变量refill_waste_limit来控制一个TLAB允许被浪费的空间大小。

   • 如果refill_waste_limit的值是5kb的话，那么一个TLAB允许浪费的最大空间就是5kb，但是上述情况下TLAB还剩10kb的空间，不满足浪费条件，那么这个TLAB就不能被遗弃，还需要继续使用，所以不能申请新的TLAB，那么这个12kb的对象就只能被分配到Eden区；

   • 如果refill_waste_limit的值是10kb，那么上述情况已经满足了空间可浪费的大小限制，此时就会直接遗弃当前的TLAB，重新申请一个新的来存放申请对象；

   • 如果对象需要的空间特别大，超过了整个TLAB的大小，那么就会被直接放到Eden区。

3. TLAB是允许浪费一部分空间的，这会导致在大量TLAB都浪费了部分空间的时候Eden区空间不连续，影响整个Eden区的使用。

四、总结

基本上TLAB介绍到这里就可以了，再深入一点的话就要到C++代码层面了。