hotspot中 決定一個(gè)對(duì)象是否可用的 是根搜索算法。
根搜索算法
基本思路:通過(guò)一系列GCROOT作為起始點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向下搜索，搜索過(guò)的路徑 稱(chēng)為引用鏈,當(dāng)一個(gè)對(duì)象和GCROOT之間沒(méi)有任何引用鏈時(shí)，則證明對(duì)象是不可用的。
如下圖所示 ，ObjectA,ObjectB,ObjectC為可用，ObjectD與ObjectE不可用
GC ROOT對(duì)象
- 虛擬機(jī)棧(棧幀的本地變量表)中的引用的對(duì)象。
- 方法區(qū)中的類(lèi)靜態(tài)屬性引用的對(duì)象。
- 方法區(qū)中的常量引用的對(duì)象。
- 本地方法棧中JNI(Native方法)的引用的對(duì)象。
如何獲得GCROOT對(duì)象
如果每次都完全遍歷方法區(qū)和棧，逐個(gè)檢查其引用關(guān)系，那么 每次都會(huì)消耗很多時(shí)間。
另外 可達(dá)性分析對(duì)執(zhí)行時(shí)間的敏感還體現(xiàn)在gc停頓上，因?yàn)檫@項(xiàng)工作必須在保持同一個(gè)版本號(hào)(引用關(guān)系不變)的快照中進(jìn)行。
由于目前主流的java虛擬機(jī)都是精準(zhǔn)式gc(知道一塊內(nèi)存是對(duì)象還是引用)，所以當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)停頓，并不需要一個(gè)不漏地檢查完所有上下文和全局的引用位置。
hotsot是通過(guò)一組oopmap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到這個(gè)目的的，在類(lèi)加載完成的時(shí)候，hotspot就把對(duì)象內(nèi)什么偏移量上是什么類(lèi)型的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)，在jit編譯中，也會(huì)在特定的位置記錄下棧和寄存器中哪些位置是引用。這樣,jvm在掃描時(shí)可以直接得知這些信息。
這一部分參考文章:找出棧上的指針/引用
如何加速維護(hù)oopmap
在oopmap的協(xié)助下，hotspot可以較快的完成gc root枚舉，但是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題隨之而來(lái):可能導(dǎo)致引用關(guān)系變化，或者說(shuō)oopmap內(nèi)部?jī)?nèi)容變化的指令非常多，我不可能每次都生成對(duì)應(yīng)的oopmap，那會(huì)需要大量空間，同時(shí)gc耗時(shí)也會(huì)增加。
為了解決這一問(wèn)題。 hotspot做了如下措施:
沒(méi)有為每條指令生成oopmap，只有在特定的地方記錄這些信息,這些信息就是安全點(diǎn)(safepoint)，即程序運(yùn)行時(shí)并非所有地方都能停下,必須到safepoint才可以進(jìn)行枚舉根節(jié)點(diǎn)。
但是 做了這一措施后又會(huì)面臨如下問(wèn)題
- 如果safepoint的間隔過(guò)長(zhǎng)，那么 每次維護(hù)oopmap的時(shí)間就會(huì)很長(zhǎng);
- 如果safepoint的間隔過(guò)短，吞吐量可能會(huì)比較低。
如何到達(dá)safepoint
這里還有另外一個(gè)問(wèn)題，我們?cè)摬捎?strong>主動(dòng)式中斷還是搶先式中斷:
- 搶占式中斷:不需要線程的執(zhí)行代碼配合，在維護(hù)oopmap發(fā)生時(shí)，直接把所有線程中斷，如果發(fā)現(xiàn)有線程中斷的地方不在安全點(diǎn)，就恢復(fù)線程，讓他"跑"到安全點(diǎn)。
- 主動(dòng)式中斷:主動(dòng)式中斷是通過(guò)維護(hù)oopmap需要實(shí)現(xiàn)中斷線程的時(shí)候，不直接操作線程操作，僅僅是設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，各個(gè)線程執(zhí)行主動(dòng)輪詢(xún)這個(gè)標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)中斷標(biāo)志為真時(shí)自己中斷掛機(jī)。輪詢(xún)標(biāo)志的地方和安全點(diǎn)是重合的，另外加上創(chuàng)建對(duì)象需要分配內(nèi)存的地方。
并不是所有線程都可以到達(dá)safepoint
并不是所有線程都可以到達(dá)safepoint，比如有線程沒(méi)有執(zhí)行,如何解決這一問(wèn)題？
安全區(qū)域(safe region)
安全區(qū)域是指一段代碼片段中，引用關(guān)系不會(huì)發(fā)生變化。在這個(gè)區(qū)域的任何地方都可以維護(hù)oopmap。
在線程執(zhí)行到safe region的代碼時(shí)，首先標(biāo)識(shí)自己進(jìn)入了safe region。這樣維護(hù)oopmap的時(shí)候就不會(huì)管這些已經(jīng)在safe region的線程。
通過(guò)這一方法解決了部分線程無(wú)法到達(dá)safepint 的問(wèn)題。
