全網最硬核 JVM TLAB 分析 3. JVM EMA指望算法與TLAB相關JVM啓動參數

今天，又是乾貨滿滿的一天。這是全網最硬核 JVM 系列的開篇，首先從 TLAB 開始。因爲文章很長，每一個人閱讀習慣不一樣，因此特此拆成單篇版和多篇版

• 全網最硬核 JVM TLAB 分析（單篇版不包含額外加菜）
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析 1. 內存分配思想引入
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析 2. TLAB生命週期與帶來的問題思考
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析 3. JVM EMA指望算法與TLAB相關JVM啓動參數
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析 4. TLAB 基本流程全分析
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析 5. TLAB 源代碼全解析
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析 6. TLAB 相關熱門Q&A彙總
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析(額外加菜) 7. TLAB 相關 JVM 日誌解析
• 全網最硬核 JVM TLAB 分析(額外加菜) 8. 經過 JFR 監控 TLAB

6. JVM 中的指望計算 EMA

在上面提到的 TLAB 大小設計的時候，咱們常常提到指望。這個指望是根據歷史數據計算得出的，也就是每次輸入採樣值，根據歷史採樣值得出最新的指望值。不只 TLAB 用到了這種指望計算，GC 和 JIT 等等 JVM 機制中都用到了。這裏咱們來看一種 TLAB 中常常用到的 EMA（Exponential Moving Average 指數平均數） 算法：

EMA 算法的核心在於設置合適的最小權重，咱們假設一個場景：首先採樣100個 100（算法中的前 100 個是爲了排除不穩定的干擾，咱們這裏直接忽略前 100 個採樣），以後採樣 50 個 2，最後採樣 50 個 200，對於不一樣的最小權重，來看一下變化曲線。

能夠看出，最小權重越大，變化得越快，受歷史數據影響越小。根據應用設置合適的最小權重，可讓你的指望更加理想。

這塊對應的源代碼：gcUtil.hpp 的 AdaptiveWeightedAverage 類。

7. TLAB 相關的 JVM 參數

這裏僅僅是列出來，並附上簡介，看不懂不要緊，以後會有詳細分析，幫助你理解每個參數。等你理解後，這個小章節就是你的工具書啦~~ 如下參數以及默認值基於 OpenJDK 17

7.1. TLABStats（已過時）

從 Java 12 開始已過時，目前已經沒有相關的邏輯了。以前是用於 TLAB 統計數據從而更好地伸縮 TLAB 可是性能消耗相對較大，可是如今主要經過 EMA 計算了。

7.2. UseTLAB

說明：是否啓用 TLAB，默認是啓用的。

默認：true

舉例：若是想關閉：-XX:-UseTLAB

7.3. ZeroTLAB

說明：是否將新建立的 TLAB 內的全部字節歸零。咱們建立一個類的時候，類的 field 是有默認值的，例如 boolean 是 false，int 是 0 等等，實現的方式就是對分配好的內存空間賦 0。設置 ZeroTLAB 爲 true 表明在 TLAB 申請好的時候就賦 0，不然會在分配對象並初始化的時候賦 0.講道理，因爲 TLAB 分配的時候會涉及到 Allocation Prefetch 優化 CPU 緩存，在 TLAB 分配好以後馬上更新賦 0 對於 CPU 緩存應該是更友好的，而且，若是 TLAB 沒有用滿，填充的 dummy object 其實依然是 0 數組，至關於大部分不用改。這麼看來，開啓應該更好。可是ZeroTLAB 默認仍是不開啓的。

默認：false

舉例：-XX:+ZeroTLAB

7.4. ResizeTLAB

說明：TLAB 是不是可變的，默認爲是，也就是會根據線程歷史分配數據相關 EMA 計算出每次指望 TLAB 大小並以這個大小爲準申請 TLAB。

默認：true

舉例：若是想關閉：-XX:-ResizeTLAB

7.5. TLABSize

說明：初始 TLAB 大小。單位是字節

默認：0， 0 就是不主動設置 TLAB 初始大小，而是經過 JVM 本身計算每個線程的初始大小

舉例：-XX:TLABSize=65536

7.6. MinTLABSize

說明：最小 TLAB 大小。單位是字節

默認：2048

舉例：-XX:TLABSize=4096

7.7. TLABAllocationWeight

說明： TLAB 初始大小計算和線程數量有關，可是線程是動態建立銷燬的。因此須要基於歷史線程個數推測接下來的線程個數來計算 TLAB 大小。通常 JVM 內像這種預測函數都採用了 EMA 。這個參數就是 圖06 中的最小權重，權重越高，最近的數據佔比影響越大。TLAB 從新計算大小是根據分配比例，分配比例也是採用了 EMA 算法，最小權重也是 TLABAllocationWeight

默認：35

舉例：-XX:TLABAllocationWeight=70

7.8. TLABWasteTargetPercent

說明：TLAB 的大小計算涉及到了 Eden 區的大小以及能夠浪費的比率。TLAB 浪費指的是上面提到的從新申請新的 TLAB 的時候老的 TLAB 沒有分配的空間。這個參數其實就是 TLAB 浪費佔用 Eden 的百分比，這個參數的做用會在接下來的原理說明內詳細說明

默認：1

舉例：-XX:TLABWasteTargetPercent=10

7.9. TLABRefillWasteFraction

說明： 初始最大浪費空間限制計算參數，初始最大浪費空間限制 = 當前指望 TLAB 大小 / TLABRefillWasteFraction

默認：64

舉例：-XX:TLABRefillWasteFraction=32

7.10. TLABWasteIncrement

說明： 最大浪費空間限制並非不變的，在發生 TLAB 緩慢分配的時候（也就是當前 TLAB 空間不足以分配的時候），會增長最大浪費空間限制。這個參數就是 TLAB 緩慢分配時容許的 TLAB 浪費增量。單位不是字節，而是 MarkWord 個數，也就是 Java 堆的內存最小單元，64 位虛擬機的狀況下，MarkWord 大小爲 3 字節。

默認：4

舉例：-XX:TLABWasteIncrement=4