簡書 占小狼
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G1的年輕代由eden region 和 survivor region 兩部分組成，新建的對象（除了巨型對象）大部分都在eden region中分配內存，如果分配失敗，說明eden region已經被全部占滿，這時會觸發一次young gc，回收eden region的垃圾對象，釋放空間，滿足當前的分配需求。

小對象

G1默認啟用了UseTLAB優化，創建對象（小對象）時，優先從TLAB中分配內存，如果分配失敗，說明當前TLAB的剩余空間不滿足分配需求，則調用allocate_new_tlab方法重新申請一塊TLAB空間，之前都是從eden區分配，G1需要從eden region中分配，不過也有可能TLAB的剩余空間還比較大，JVM不想就這么浪費掉這些內存，就會從eden region中分配內存。

allocate_new_tlab方法的實現：

這只是TLAB申請入口，真正的實現位于attempt_allocation方法中，優先嘗試在當前的region分配。

attempt_allocation方法的實現：

其中_mutator_alloc_region在實現上繼承自G1Allocregion，內部持有一個引用_alloc_region，指向當前正活躍的eden region，可以看成是該region的管理器，其attempt_allocation方法負責在該region中分配內存。

G1Allocregion::attempt_allocation方法的實現：

每個region內部管理著一塊邏輯連續的地址空間，在并發情況下，采用指針碰撞方式進行內存分配，避免了效率低下的加鎖操作。

指針碰撞實現原理：

如果上述分配動作返回NULL，說明當前該region空間不足，導致分配失敗，繼而調用attempt_allocation_slow方法，執行慢路徑進行分配。

慢路徑的實現如下：

慢路徑的邏輯主要是申請一個新的region，不過可能存在多個線程同時申請，所以在申請動作發生之前，需要進行加鎖操作，由于調用層級比較多，暫時忽略中間步驟，分析最終實現。

G1CollectedHeap::new_mutator_alloc_region方法實現：

其中force為false，is_young_list_full方法判斷當前young_list中的region數是否已經超過閾值_young_list_target_length，實現如下：

bool is_young_list_full() {
    uint young_list_length = _g1->young_list()->length();
    uint young_list_target_length = _young_list_target_length;
    return young_list_length >= young_list_target_length;
  }

其中_young_list_target_length，在gc之后會重新計算得到一個合理的值，如果當前young region的數量還沒達到閾值，則可以通過new_region()方法獲取一個新的region，否則返回NULL。

如果返回NULL，說明沒有申請到一個新的region，接下去還會判斷GC_locker的狀態，如果GC_locker::is_active_and_needs_gc()，說明很快會有一個gc操作，并且region list還有擴大的可能（region list的大小還沒有達到_young_list_max_length），則可以執行_mutator_alloc_region.attempt_allocation_force強制申請一個新的region，但是強制申請也是有可能失敗的（整個堆內存耗盡，不過這種情況很少出現）

如果都失敗的話，這個時候確實需要來一發gc治療一下了

這次gc和后續的大對象分配失敗觸發的gc過程是一樣的。

大對象

前面描述的小對象的內存分配過程，如果當前分配的是大對象，由于在TLAB中放不下，這時只能走G1CollectedHeap::mem_allocate()邏輯進行分配：

判斷當前分配的大小是否滿足巨型對象（超過region大小的一半），如果不是巨型對象，則通過attempt_allocation()的碰撞指針方式進行分配。

如果是巨型對象，則執行attempt_allocation_humongous()方法進行分配，在申請內存之前，會進行MutexLockerEx x(Heap_lock)加鎖操作，根據所分配的大小計算出至少需要多少個連續的region。

1、如果只需要一個region，通過new_region()直接返回一個可用的region即可。
2、如果需要多個region，則從空閑可用的region列表中找到多個連續的region，并返回第一個region的序號。
3、如果不存在這么多個連續的region，則會擴大堆內存，嘗試再次分配。
4、如果擴大堆內存還是不夠（一般情況是夠的，因為是按需要的大小進行擴大，除非可擴大容量已經很小了），有可能會觸發一次gc操作。

巨型對象分配失敗之后：

根據當前的GC_locker的狀態，決定是否執行本次gc

如果需要，則執行do_collection_pause方法觸發一次gc動作

這里觸發的gc是VM_G1IncCollectionPause，具體的gc過程，在后續文章繼續進行分析，等完成之后，再次嘗試分配