1. JVM G1 对象分配流程

1.1. 什么叫快速分配？什么叫慢速分配？

分配对象速度快、流程少的就叫做快速分配，分配对象慢，流程多的就叫做慢速分配。

快速分配，就是TLAB分配对象的过程。因为多个线程直接通过自己的TLAB就可以分配对象，不需要加锁，就可以完成多个线程并行去创建对象。

创建快
并发度高
无锁化

快速分配时，多个线程可以并发的去执行对象分配的操作。如下图：

慢速分配，是没有办法走快速TLAB分配的分配。因为慢速分配需要加锁，甚至可能要涉及GC过程，所以速度非常慢。

对象分配流程如下：

TLAB剩余内存太小，无法分配对象，会有不同情况：大于refill_waste，直接堆内存分配；小于refill_waste，但TLAB剩余内存空间不够，会重新分配一个TLAB使用。
如果无法分配新的TLAB（CAS方式来分配TLAB，分配失败）。会堆加锁再分配一个TLAB，如果能够分配成功，就直接在TLAB分配对象。
如果不能分配，就会尝试去扩展分区，即再申请一些新的region，成功扩展了region，就分配TLAB，然后分配对象，如果不成功就会走垃圾回收。
如果分配尝试的次数超过了某个阈值（默认为2次），就直接结束，OOM。

1.2. 慢速分配是什么？有几种情况？

慢速分配和快速分配相比多了一些流程，在对象创建上没有效率区别。慢速之所以称为慢速，因为在分配对象的时候，需要去申请内存空间、加锁、还可能涉及到垃圾回收等耗时的操作。

慢速分配大概有两种情况：

本来走TLAB，但TLAB空间不够，要重新申请TLAB，并且TLAB初步申请失败。就是，refill_waste这关已经过了，TLAB中对象太多，导致对象放不下。会触发新创建TLAB，进入慢速分配。这个过程的慢速分配是指：慢速分配一个TLAB。

这种情况，有两种慢速分配的两种场景：
- 在分配新的TLAB失败之后就进入慢速分配TLAB。经过CAS分配也没成功，只能去尝试拓展新生代，经过GC再次分配一个TLAB的过程。
- 没办法分配TLAB了。此时慢速分配和前面的流程基本相似，但是分配的是对象。
上来判断就无法走TLAB，只能走堆内存分配对象。对象太大，refill_waste这关没过，导致不走TLAB分配，此时会触发慢速分配，直接在堆内存，也就是eden区去分配对象。这个过程的慢速分配是指：慢速分配一个对象。

所以，TLAB方式进入慢速分配，是第一次分配TLAB失败，进入一个慢速分配TLAB的的过程。更慢的慢速分配，是TLAB尽力尝试以后，还是无法分配，只能再次进入堆内存慢速分配的过程，两个都叫做慢速分配。

1.3. 大对象分配会走TLAB吗？属于快速分配还是慢速分配？

TLAB的大小和大对象是相关的。大对象的定义是大于regionSize的一半。就是ObjSize > regionSize/2的时候，就可以称为大对象。

大对象的分配有一个特点，不走新生代分配。直接存储在大对象的分区中，在一些书里面说，直接分配到老年代。

大对象太大，并且存活时间可能很长
大对象数量少

上面这两条，是大对象的特点，如果大对象在新生代，那在GC的时候需要复制来复制去，并且占用的空间也大，每次GC大概率回收不掉。大对象数量相对也比较少，所以分配到一个单独的区域来管理更合理。

G1在设计TLAB的时候就考虑到大对象的问题，把TLAB的最大值，限定为regionSize / 2，这样，大对象一定会大于TLAB的大小，就可以直接走慢速分配，到对应的region里面去。

系统产生的大对象一般是比较少的，一个大对象能直接占满TLAB，会造成其他普通的对象需要进入慢速分配。大对象量不大，但是会占用多个TLAB，并导致其它大量的对象可能重新分配新的TLAB，降低系统的整体效率。在GC的时候，一个大对象引用的数据可能比较多，引用它的可能也比较多，GC的时候不太方便去标记，并它成为垃圾对象的概率也小，复制来复制去，也很耗性能。

综上所述，大对象直接走慢速分配，更能提升效率。

1.4. 大对象的慢速分配特点和普通的慢速分配区别

大对象和TLAB中的慢速分配基本类似。区别就是对象大小的区别，造成分配过程稍微有一些不同，以及大对象分配前，会尝试进行垃圾回收。步骤如下：

大对象分配的时候，会先尝试进行垃圾回收（ygc 或者 mixed gc），同时启动并发标记。（注意：是尝试判断是否需要GC、是否需要启动并发标记。需要才会启动。不需要就不会启动。）
大对象大于HeapRegionSize的一半，但小于一个分区的大小，此时一个完整的分区就能放得下，可以直接从一个空闲列表使用一个分区来用。或者空闲列表里面没有，就分配一个新的堆分区 --- 扩展堆分区。
大对象的大小大于一个完整分区的大小，此时需要分配多个对分区来使用。
上面分配过程失败，就尝试垃圾回收，然后再尝试分配。
最终成功分配；或者失败达到一定次数，则分配失败。

1.5. 对象分配流程：大概率会快速成功 + 慢速尝试

一般内存不够，会扩展region，基本能够来对象分配。空间实在是不够，才会尝试GC，GC之后再去做分配。极端情况下，才会出现多次分配都失败的情况。

图中的1、2、3步就是拓展、回收的过程。大部分情况，在1、3步会直接成功。

如果通过TLAB分配对象，拓展一个新的TLAB基本就会成功，不会到垃圾回收这一步。如果不成功，直接堆内存分配（此时是慢速分配）、拓展分区来分配。还不成功，才尝试触发ygc，然后再尝试分配，如果还是无法成功就只能返回失败。经历的gc包括：ygc，mixedgc，最终的拯救环节。

1.6. 慢速分配失败以后，G1会怎么拯救？

在慢速分配，快速分配的过程中，会尝试gc，ygc 或者 mixedgc，说明，还有可能有空间来利用。即使失败，最终会有 Full GC 来保底。

1.6.1. Full GC

Full GC 过程比较复杂，流程图如下：

尝试扩展分区，如果成功，就分配对象然后结束。
不成功的时候，会进行一个GC（注意：这次GC是Full GC，但是这次GC，不回收软引用）。回收之后，再次分配对象，如果成功就结束。
如果还不成功，再进行一次 Full GC，这次要把软引用回收掉。然后再次尝试分配对象，成功就结束；如果不成功，就会OOM。

从上面的流程可以看出，一次OOM，很有可能会出现大量的gc（看gc日志，发现oom之前会有好几次gc纪录）。

1.7. 总结

对象分配涉及到的GC过程不同阶段是不一样的。

使用TLAB进行快速分配的过程，第一次进入慢速分配，扩展空间失败的时候，就是ygc 或者 mixed gc。

再次进入慢速分配，有可能还会执行gc，在分配过程中执行的也是 ygc 或者 mixed gc。

慢速分配也失败的时候，就会进入最终的尝试，最终尝试会执行两次 full gc，一次不回收软引用，一次回收软引用。

对象分配大部分都是快速分配，慢速分配的场景比较少。一般是TLAB大小不合理造成的短暂的慢速分配，或者是大对象的分配直接进入慢速分配。在慢速分配的过程中，因为要做很多扩展、加锁、甚至gc处理，所以过程所需要的时间非常长。

G1 对象分配流程