JAVA：JVM 创建对象时，堆会发生抢占吗？-EW帮帮网

1、简述

在 Java 中，对象创建是非常频繁的操作。你可能会疑问：

当多个线程同时创建对象时，它们是否会在 JVM 堆中“抢占”内存？

本文将从 JVM 的内存模型、对象分配机制出发，揭开“堆抢占”的本质，探讨多线程下的并发内存分配策略，并通过实践样例进行验证。

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2、对象创建的内存来源：Java 堆

Java 中大多数对象都分配在堆内存（Heap）中。堆是所有线程共享的内存区域，因此在多线程环境下，如果不加管理，就可能存在多个线程争用堆中内存的问题——也就是所谓的“堆抢占”。

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2.1 什么是“堆抢占”？

“堆抢占”本质上是：

多线程并发创建对象时，竞争堆内存的可用空间，导致同步开销或分配延迟。

如果 JVM 采用的是共享指针分配策略，每个线程都需要对同一个内存指针进行加锁或原子操作，这会产生性能瓶颈。

2.2 JVM 如何避免堆抢占？——TLAB（线程本地分配缓冲）

为了优化对象分配的并发性能，JVM 引入了 TLAB（Thread Local Allocation Buffer）。

TLAB 机制：

JVM 会为每个线程分配一小块堆内存区域。
线程创建对象时，优先从自己的 TLAB 中分配，无需加锁。
只有当 TLAB 用尽时，才会申请新的 TLAB 或走全局堆分配（可能引起“堆抢占”）。

这意味着：大多数情况下，不会发生堆抢占。

2.3 TLAB 开启状态

TLAB 在大多数 JVM 实现中是默认开启的。可以使用以下参数查看状态：

java -XX:+PrintTLAB -XX:+UseTLAB -Xlog:gc -Xms128m -Xmx128m Demo

3、实践样例：观察是否存在堆抢占

下面通过一个多线程对象创建示例，对比 TLAB 开启与关闭下的分配效率。

public class AllocationTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runnable task = () -> {
            for (int i = 0; i < 1_000_000; i++) {
                byte[] buffer = new byte[1024]; // 每次分配 1KB
            }
        };

        Thread[] threads = new Thread[8];
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            threads[i] = new Thread(task);
            threads[i].start();
        }
        for (Thread t : threads) {
            t.join();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Total time: " + (end - start) + " ms");
    }
}

3.1 对比执行方式：

开启 TLAB（默认）

java -XX:+UseTLAB -Xms512m -Xmx512m AllocationTest

关闭 TLAB

java -XX:-UseTLAB -Xms512m -Xmx512m AllocationTest

观察指标：

执行时间：关闭 TLAB 后通常变慢。
GC 日志：关闭 TLAB 会增加堆分配冲突，导致更多 GC 或停顿。
CPU 使用率：可能增加同步操作占用。

3.2 深入：TLAB 分配过程图

            +---------------------------+
Thread ---> | TLAB (Thread-local heap) |
            +---------------------------+
               ↓
           +-----------+
           | allocate()| ——> Fast path
           +-----------+

TLAB 不足时：
→ 请求新 TLAB
→ 或 走 Global Allocation (需同步)

3.3 JVM 其他避免堆抢占的机制

除了 TLAB，JVM 还通过以下方式优化并发对象分配：

机制	说明
Eden 区并发分配	年轻代中的 Eden 区为对象分配提供连续空间
指针碰撞算法	避免查找空闲块，提升分配效率
多线程 GC 支持	如 G1、ZGC 支持并发标记/复制，降低暂停

4、结语

JVM 设计了诸如 TLAB、指针碰撞、内存分代等机制，最大限度地避免多线程对象创建时的“堆抢占”。理解这些原理不仅能帮助我们写出更高效的代码，还能在面对 GC 性能瓶颈时，做出更精确的诊断与调优。

问题	是否发生？	说明
多线程下是否争抢堆空间？	✅ 有可能	当 TLAB 用尽或关闭时，发生堆全局分配争抢
TLAB 是否能避免堆抢占？	✅ 是	提供线程本地内存，提升并发分配效率
是否推荐关闭 TLAB？	❌ 否	除非做性能调试，否则不建议关闭

如果你想进一步实践，我可以提供：

📦 自定义 TLAB 大小对性能影响的测试代码
🧠 多线程 + Off-Heap（堆外）对象分配对比
📈 使用 JMH 测试分配速度差异

是否需要我继续拓展？

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