Hot Spot虚拟机新生代为什么是一个eden+2个survivor

注：本文针对Hot Spot虚拟机

一、分代收集

在很多时候，JVM中对象的生命周期差距较大，部分对象可能是“朝生夕死”的（大部分），而部分对象可能又是比较“命长”的（小部分）。所以根据对象生命周期的特点，我们将堆空间分为几个区域，比如新生代、老年代，在不同的分代可以采取不同的收集算法，以最大化效率。

二、新生代与复制算法

不考虑特殊情况，对象会优先分配到新生代，并且对象大多都是朝生夕死的，每次新生代GC都会有大批的对象死去，只有少量存活，所以新生代一般采取“复制算法”来进行垃圾收集。

复制算法的思想就是将内存空间划分为大小相等的两部分，每次只使用其中一块，当这块内存不足以容纳新对象的时候，就将存活的对象复制到另外一块上，然后将前一块内存空间中使用的内存一次性清理掉，这样在内存分配时就不用考虑内存碎片的情况了，既简单又高效。

三、一个eden和一个survivor

既然采取复制算法，那我们就需要把新生代内存空间进行划分。但是在新生代中的对象大多数都是短命的，如果将新生代划分为大小相等的两部分的话，就太浪费内存空间了，所以即使我们需要划分新生代空间，也并不需要按照1:1的标准来。既然大多数对象都是短命的，那么我们按照一个大空间、一个小空间来进行划分就好了嘛，这最好再增加一个可配置参数，让用户可以根据实际情况来进行调整。对象优先分配到大的那块空间，经过一次GC之后，只有少数的对象存活，我们将这些存活的对象复制到小的那块空间，正好合适。

假设我们称大的那块空间叫做eden，小的那块叫做survivor。如果新生代就是这种内存布局，能解决我们的问题吗？

首先对象优先分配到eden，当eden空间不能再容纳新对象的时候，触发一次Mnior GC，将eden中还存活的对象复制到survivor中（假设这会儿survivor放得下），然后直接清理eden中使用过的内存空间，这没有什么问题。

但是如果eden空间再次不足，又触发Minor GC呢？此时survivor中同时存在存活的对象和死亡的对象（需要被清理），并且存活的对象可能还没有到进入老年代的年龄，它们还需要留在新生代。我们需要清理survivor中死亡的对象，保留存活的对象，并且将eden中存活的对象复制到survivor中，然后清理eden。那么该如何操作呢？

首先，我们可以使用标记清除算法来清理survivor中死亡对象所占的内存空间，然后将eden中存活的对象复制到survivor中的空闲位置（现在暂时不用考虑空间不足的情况）。但需要注意的是，此时survivor中的这些空闲空间并不是连续的，也就是说可能会有很多内存碎片，这种情况下在其中分配内存会非常麻烦。

当然，为了避免这种麻烦，我们可以使用标记整理算法，将survivor中所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存，这样空闲空间也就连续了，复制eden存活对象的时候就可以直接移动堆顶指针，按序放入，不用再考虑前面内存碎片的问题。但不可避免的，我们多了整理survivor空间的操作。

四、一个eden和两个survivor

考虑到前面描述的一个eden和一个survivor的情况会有较大的性能损耗，我们尝试再划分出一块内存空间来解决这个问题，这块内存空间的作用是什么呢？

GC时，我们可以直接将eden和survivor空间中存活的对象复制到这个新划分的内存空间中，然后清理eden和survivor的内存空间，这时它们的可用内存都规整了，下个周期又转换survivor和这个新空间的角色，周而复始，对象可能会在survivor和新空间中来回移动，而每个对象都有自己的GC年龄，年龄到的时候进入老年代就行了。这样是不是高效多了？

这个新空间也是用于容纳经历过GC还存活的对象，所以也可以称之为survivor，并且并不需要很大的内存空间，我们将其定义为和survivor一样的大小，同时为了作为区分，一个叫做from survivor，一个叫做to survivor，并且它们是等效的。基于上述流程，其中一个survivor始终是空的，假设eden和两个survivor的比列为 8:1:1，那么其实我们也只浪费了10%的新生代空间。

那如果我们再分几块survivor空间，性能会不会更好呢？明显不是的，从我们前面的分析来看，再增加survivor并不能解决什么实际的问题，还会徒增空间维护成本，就有点画蛇添足的味道了。

五、总结

简单的来说，出于性能考虑，分代收集是合理的，同时根据大多数对象短命的特点，新生代采取复制算法同样有利于在实际场景中提高性能。而复制算法的高效，需要至少一块空的内存空间（规整），这样在复制对象的时候才不需要考虑内存碎片的影响，也才能体现其性能。但是新生代如果只使用一块eden和一块survivor，是不能保证没有内存碎片影响的，除非经历过一次GC之后，survivor中存活的对象直接进入老年代，但是这样分代收集又没有什么意义了。

所以说现在这种空间划分，包括分代收集，其实都是出于性能考虑，不这样做其实也能实现功能。当然，性能肯定是越高越好。我们在思考的时候不要太在意每个区域是什么名字，更不要死记硬背，重要的是理解它的工作方式和存在的意义。

注：上述描述是基于实际场景的推测，eden+两个survivor的实现实际上是Cheney算法的变体，Cheney基础算法要求将一块连续的地址空间划分为两块相等的半分空间（semispace），这样可以在GC广度优先枚举（三色标记）的时候依赖其中一块空间，基于"two-finger"方法实现隐式队列区分对象节点的颜色：根据一个指针和空间已分配地址末尾将其划分为三块区域，黑色对象、灰色对象、未使用空间。

注：本文是博主的个人理解，如果有错误的地方，希望大家不吝指出，谢谢