JVM中对象如何从伊甸园区（Eden）进入幸存者区（Survivor）

JVM中对象如何从伊甸园区（Eden）进入幸存者区（Survivor）

在 JVM 的垃圾回收（GC）过程中，对象从 伊甸园区（Eden） 进入 幸存者区（Survivor） 的过程是 Minor GC（年轻代垃圾回收） 的核心机制。下面详细解释这一过程的步骤、条件和底层原理。

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1. 对象分配流程（进入 Eden 区）

• 新对象优先分配在 Eden 区：
  当程序通过 new 关键字创建对象时，JVM 会尝试在 Eden 区 分配内存。
  • 如果 Eden 区空间不足，触发 Minor GC（年轻代垃圾回收）。
  • 如果 Minor GC 后仍不足，可能直接晋升到老年代（取决于 JVM 配置）。

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2. Minor GC 触发时：对象从 Eden → Survivor

当 Eden 区满 时，JVM 会触发 Minor GC，存活的对象会被转移到 Survivor 区。具体步骤如下：

步骤 1：标记存活对象

• 可达性分析（GC Roots）：
  JVM 从 GC Roots（如线程栈帧的局部变量、静态变量等）出发，标记所有 可达对象（存活对象）。
  • Eden 区中 被引用 的对象会被标记为存活。
  • 未被引用 的对象（垃圾）会被回收。

步骤 2：复制存活对象到 Survivor 区

• 存活对象从 Eden 复制到 Survivor（To 区）：
  • 所有 Eden 区存活的对象会被复制到 To Survivor（S0 或 S1）。
  • 对象年龄（Age） +1：每经历一次 Minor GC，对象的年龄增加 1（存储在对象头中）。
  • Survivor 区采用“复制算法”：
    • 每次 Minor GC 时，存活对象会被复制到 空的 Survivor 区（From 和 To 交替使用）。
    • 例如：
      • 第一次 GC：Eden → S1（假设 S0 为空）。
      • 第二次 GC：Eden + S1 → S0（S1 变为 From，S0 变为 To）。

步骤 3：清空 Eden 区和 From Survivor

• Eden 区和 From Survivor 被清空：
  • 复制完成后，Eden 区和 当前的 From Survivor（存放上次存活对象的 Survivor）会被完全清空。
  • From 和 To 角色互换：
    • 原来的 To Survivor 变成下一轮的 From Survivor。
    • 原来的 From Survivor 变成下一轮的 To Survivor（等待接收新存活对象）。

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3. 对象晋升老年代的条件

如果对象在 Survivor 区存活足够长时间，最终会晋升到 老年代（Old Generation）。晋升条件包括：

1. 年龄阈值（MaxTenuringThreshold）：
   • 默认 -XX:MaxTenuringThreshold=15（经历 15 次 Minor GC 后晋升）。
   • 可通过 JVM 参数调整，例如 -XX:MaxTenuringThreshold=5。
2. 动态年龄计算：
   • 如果某一年龄（如 age=2）的对象总大小超过 Survivor 区的一半，则 ≥该年龄的对象直接晋升（避免 Survivor 区溢出）。
3. Survivor 区空间不足：
   • 如果 Survivor 区无法容纳所有存活对象，部分对象会直接晋升到老年代（即使年龄未达标）。

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4. 示例流程（Eden → Survivor → Old）

假设初始状态：

• Eden 区：存放新对象 A, B, C。
• From Survivor（S0）：空。
• To Survivor（S1）：空。

第一次 Minor GC：

1. 标记存活对象：假设 A, C 存活，B 被回收。
2. 复制到 To Survivor（S1）：A, C 被复制到 S1，年龄 +1（A.age=1, C.age=1）。
3. 清空 Eden 和 From Survivor：Eden 和 S0 被清空。
4. 角色互换：
   • S1 变为 From Survivor（存放存活对象）。
   • S0 变为 To Survivor（等待下次 GC）。

第二次 Minor GC：

1. Eden 区新分配对象 D, E, F。
2. 标记存活对象：假设 D, F 存活，E 被回收；S1 中的 A, C 仍然存活。
3. 复制到 To Survivor（S0）：A, C, D, F 复制到 S0，年龄 +1（A.age=2, C.age=2, D.age=1, F.age=1）。
4. 清空 Eden 和 From Survivor（S1）。
5. 角色互换：
   • S0 变为 From Survivor。
   • S1 变为 To Survivor。

后续晋升：

• 如果 A.age=15（默认阈值），则 A 会在下次 GC 时晋升到 老年代。

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5. 关键 JVM 参数

参数	作用	建议值
-XX:SurvivorRatio	Eden 区与单个 Survivor 区的比例（默认 8）。	-XX:SurvivorRatio=6（增大 Survivor）。
-XX:MaxTenuringThreshold	对象晋升老年代的年龄阈值（默认 15）。	-XX:MaxTenuringThreshold=5（减少年轻代停留）。
-XX:+PrintGCDetails	打印 GC 详情（观察 Eden/Survivor 变化）。	调试时启用。
-XX:PretenureSizeThreshold	大对象直接进入老年代的阈值（默认 0）。	-XX:PretenureSizeThreshold=1M（避免大对象占用 Eden）。

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6. 常见问题

Q1：为什么 Survivor 区要分为 From 和 To？

• 复制算法（Copying Algorithm）要求：
  • 每次 Minor GC 时，存活对象被复制到 空的 Survivor 区（To），然后清空原来的 Survivor 区（From），避免内存碎片。
  • From 和 To 交替使用，确保始终有一个 Survivor 区是空的。

Q2：如果 Survivor 区空间不足怎么办？

• 直接晋升老年代：
  • 如果 Survivor 区无法容纳所有存活对象，部分对象会 直接进入老年代（即使年龄未达标）。
  • 可通过 -XX:SurvivorRatio 调整比例，或增大年轻代总大小（-Xmn）。

Q3：如何监控对象年龄分布？

• 使用 jstat 或 -XX:+PrintTenuringDistribution：

  jstat -gc  1000  # 每 1 秒输出 GC 数据
  

  或

  -XX:+PrintTenuringDistribution  # 打印对象年龄分布
  

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总结

• Eden → Survivor：Minor GC 时，存活对象从 Eden 复制到 To Survivor，年龄 +1。
• Survivor 区交替使用：From 和 To 在每次 GC 后交换角色。
• 晋升老年代：年龄 ≥ MaxTenuringThreshold 或 Survivor 空间不足时晋升。
• 调优关键：通过 SurvivorRatio 和 MaxTenuringThreshold 优化对象生命周期。

通过 jvisualvm 或 GC 日志 可以直观观察对象在 Eden/Survivor 区的流动情况。