1 MB或更大的Java字节数组占用RAM的两倍

Question

在Windows 10 / OpenJDK 11.0.4_x64上运行下面的代码会作为输出used: 197和输出expected usage: 200。这意味着200个字节数组（一百万个元素）占用了大约。200MB RAM。一切都很好。

当我将代码中的字节数组分配从new byte[1000000]更改为new byte[1048576]（即更改为1024 * 1024个元素）时，它会作为输出used: 417和产生expected usage: 200。有没有搞错？

import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;

public class Mem {
    private static Runtime rt = Runtime.getRuntime();
    private static long free() { return rt.maxMemory() - rt.totalMemory() + rt.freeMemory(); }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
        int blocks = 200;
        long initiallyFree = free();
        System.out.println("initially free: " + initiallyFree / 1000000);
        ArrayList<byte[]> data = new ArrayList<>();
        for (int n = 0; n < blocks; n++) { data.add(new byte[1000000]); }
        System.gc();
        Thread.sleep(2000);
        long remainingFree = free();
        System.out.println("remaining free: " + remainingFree / 1000000);
        System.out.println("used: " + (initiallyFree - remainingFree) / 1000000);
        System.out.println("expected usage: " + blocks);
        System.in.read();
    }
}

通过visualvm进行更深入的研究，在第一种情况下，我看到了预期的一切：

在第二种情况下，除了字节数组之外，我看到与字节数组占用相同数量的RAM的int数组数量相同：

顺便说一下，这些int数组不显示它们被引用了，但是我不能垃圾回收它们...（字节数组在被引用的地方显示得很好。）

任何想法在这里发生了什么？

Answer 1

这描述的是G1垃圾收集器的开箱即用的行为，通常默认情况下为1MB“区域”，并在Java 9中成为JVM默认状态。在启用其他GC的情况下运行会产生不同的数字。

任何大于区域大小一半的对象都被认为是“巨大的” ...对于略大于堆区域大小倍数的对象，此未使用的空间可能导致堆变得碎片化。

我跑了java -Xmx300M -XX:+PrintGCDetails出来，发现堆满了巨大的区域：

[0.202s][info   ][gc,heap        ] GC(51) Old regions: 1->1
[0.202s][info   ][gc,heap        ] GC(51) Archive regions: 2->2
[0.202s][info   ][gc,heap        ] GC(51) Humongous regions: 296->296
[0.202s][info   ][gc             ] GC(51) Pause Full (G1 Humongous Allocation) 297M->297M(300M) 1.935ms
[0.202s][info   ][gc,cpu         ] GC(51) User=0.01s Sys=0.00s Real=0.00s
...
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

我们希望我们的1MiB byte[]“小于G1区域大小的一半”，因此添加可以-XX:G1HeapRegionSize=4M提供功能性的应用程序：

[0.161s][info   ][gc,heap        ] GC(19) Humongous regions: 0->0
[0.161s][info   ][gc,metaspace   ] GC(19) Metaspace: 320K->320K(1056768K)
[0.161s][info   ][gc             ] GC(19) Pause Full (System.gc()) 274M->204M(300M) 9.702ms
remaining free: 100
used: 209
expected usage: 200

G1的深入概述：https : //www.oracle.com/technical-resources/articles/java/g1gc.html

粉碎G1的详细信息：https : //docs.oracle.com/en/java/javase/13/gctuning/garbage-first-garbage-collector-tuning.html#GUID-2428DA90-B93D-48E6-B336-A849ADF1C552