HotSpot的算法实现(安全点等概念)
1.枚举根节点
目前主流的虚拟机都是采用准确式GC,当系统停顿下来时并不需要寻找每一个GC Roots。(stop the world:由于可达性分析对执行时间的敏感,只有在系统处于一个能确保一致性的快照中进行时才能有效,这时整个系统看上去好像被冻结了一样)实现方式是使用一组被称为oopMap的数据结构来达到这个目的。在类加载完成时,虚拟机就把对象内什么偏移量上是什么类型数据计算出来,在JIT编译过程中,也会在特定的位置记录下栈和寄存器中哪些位置是引用。这样GC在扫描时就能直接得知这些信息了。
2.安全点
上面提到的oopMap数据结构本身内容变化指令非常多,如果每个CG Roots都生成对应的OopMap那么GC的空间成本会变的非常高,所以需要选取一些特定的位置。这些位置就是安全点。
程序执行时并非在所有地点都停顿下来开始GC,只有在安全点时才能暂停。安全点的选择既不能过少也不能过多,安全点的选定基本上是以程序“是否具有让程序长时间执行的特征。”为标准选定的——因为每条指令执行的时间都非常短暂,程序不太可能因为指令流长度太长这个原因而过长时间运行,“长时间执行”的最明显特征就是指令序列复用,例如方法调用、循环跳转、异常跳转等,所以具有这些功能的指令才会产生Safepoint。
那么如何在GC发生时让所有线程都“跑”到最近的安全点上再停顿下来呢?
有两种方式:抢险式中断和主动式中断
【HotSpot的算法实现(安全点等概念)】抢先式中断:所有线程全部中断,如果有线程不再安全点上,那就让该线程重新启动跑到安全点上。(几乎没有采用抢先式中断)
主动式中断:GC需要中断线程时,不直接对线程操作,而是在安全点上设置轮询点,当线程发现轮询点为真时就自动挂起。
3.安全区域
当线程处于Sleep或是Blocked等状态,这时候线程无法响应JVM的中断请求,这时就不太可能走到安全点去挂起。这时就可以规定一个安全区域,在这个区域中任何一点都是安全点。当线程执行到Safe Region中的代码时,首先表示自己已经进入Safe Region这段时间中如果发起了GC那么就不用管表示自己为安全区状态的线程了。线程要离开安全区时,他要检查是否已经完成根节点枚举,如果完成就继续执行,否则它就必须等待直到收到可以安全离开安全区的信号为止。
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