深刻学习Java虚拟机（三）

Hotspot是如何发起内存回收的？

1：枚举根节点

       以从 GC Root 节点找引用链操做为例。

        若在全局性的引用（常量、静态类属性）与执行上下文（栈帧中本地变量表）中查找引用链，因为如今不少应用仅仅方法区就有数百兆，若是逐个检查，必然会消耗不少时间。

        可达性分析对执行时间的敏感还体如今GC停顿上，由于分析工做必须在一个可以确保一致性的快照中进行。这里的一致性是指在整个分析期间整个执行系统看起来就像被冻结在某个时间点上，不可出现分析过程当中对象引用关系不断变化的状况。这一点致使GC进行时必须停顿全部Java执行线程。（stop the word）

        主流的Java虚拟机使用的都是准确式GC。因此当执行系统停顿下来后，并不须要一个不漏的检查完全部执行上下文和全局引用的位置，虚拟机是有办法直接得知哪些地方存在对象引用。在Hotspot中，是使用一组OopMap的数据结构来达到这个目的的。

        在类加载完成后，HotSpot就把对象内什么偏移量上是什么数据计算出来，在编译过程当中，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在扫描的时候就能够直接得知这些信息。

        

2：安全点

       在OopMap的帮助下，HotSpot能够快速的完成GC Roots 枚举，可是若是每一条指令都生成对应的OopMap，将须要大量的额外空间，GC的空间成本会变得很高。

        实际上，HotSpot的确没有每条指令都生成OopMap，只是在“特定的位置”记录下来这些信息，这些位置称为安全点（Safepoint）。即程序执行时，并不是在全部的地方都能停顿下来开始GC，只有到达安全点才能暂停。

        Safepoint的选择不能太少以致于让GC等待太长时间，也不能太多以致于过于频繁会过度增长运行时的负荷。因此安全点的选定是以程序“是否具备让程序长时间执行的特征”为标准的。每条指令的执行时间都是很是短暂的，“长时间执行”的最明显的特征就是指令复用。（方法调用、循环跳转、异常跳转）

        对Safepoint的另外一个问题就是如何在GC发生的时候让全部线程都跑到最近的安全点上停顿下来。这就诞生了两种中断：抢先式中断 和主动式中断。

        抢先式中断：不须要线程执行代码主动去配合，在发生GC的时候，首先把全部线程所有中断，若是发现有线程中断的地方不在安全点上，就恢复线程，让它跑到安全点。（几乎没有虚拟机采用这个方式）

        主动式中断：当GC须要中断线程的时候，不直接对线程操做，仅仅简单的设置一个标志，各个线程执行时主动去轮询这个标志，发现中断标志为真就本身中断挂起。轮询标志和安全点重合。

        

3：安全区域

        Safepoint 机制保证了程序执行时，在短期内就能遇到可进入GC的Safepoint 。可是程序若是不执行的时候呢？（所谓不执行就是没有分配CPU，例如线程处于Sleep或Blocked状态，这时就没法响应JVM中断）

        安全区域（Safe Region）是指在一段代码片断中，引用关系不会发生变化。这个区域中任何地方开始GC都是安全的。至关于一个大的安全点。

        线程执行到Safe Region中的代码时，首先标识本身进入了Safe Region，当在这段时间里JVM要发起GC时，就不用管标识本身为Safe Region 状态线程了。在线程要离开Safe Region时候，他要检查系统是否已经完成根节点枚举（或者整个GC过程），若完成则线程继续，不然就必须等待直到收到能够安全离开标识为止。

总结：

    前提：在类加载完成后，HotSpot就把对象内什么偏移量上是什么数据计算出来，在编译过程当中，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在扫描的时候就能够直接得知这些信息，在HotSpot中是使用OopMap结构存储这下信息。

    安全点：HotSpot中生成OopMap的位置。程序运行时只有达到安全点才会中止。

    主动式中断：当GC须要中断线程的时候，不直接对线程操做，仅仅简单的设置一个标志，各个线程执行时主动去轮询这个标志，发现中断标志为真就本身中断挂起。轮询标志和安全点重合。