Java自动内存管理机制学习(二):垃圾回收器与内存分配策略 (4)

对于Safepoint,另一个需要考虑的问题是如何在GC发生时让所以线程(这里不包括执行JNI调用的线程)都“跑”到最近的安全点上再停顿下来。这里有两种方案可供选择:

抢先式中断(Preemptive Suspension)

主动式中断(Voluntary Suspension)

其中抢先式中断不需要线程的执行代码主动去配合,在GC发生时,首先把所有线程全部中断,如果发现有线程中断的地方不在安全点上,就恢复线程,让它“跑”到安全点上。现在几乎没有虚拟机实现采用抢先式中断来暂停线程从而响应GC事件。

而主动式中断的思想是当GC需要中断线程的时候,不直接对线程操作,仅仅简单地设置一个标志,各个线程执行时主动去轮询这个标志,发现中断标志为真时就自己中断挂起。轮询标志的地方和安全点是重合的,另外再加上创建对象需要分配内存的地方。

安全区域

使用Safepoint似乎已经完美地解决了如何进入GC的问题,但实际情况却并不一定。Safepoint机制保证了程序执行时,在不太长的时间内就会遇到可进入GC的Safepoint。但是,程序就”不执行“的时候呢?所谓的程序不执行就是没有分配CPU时间,典型的例子就是线程处于Sleep状态或者Blocked状态,这时候线程无法响应JVM的中断请求,”走“到安全的地方去中断挂起,JVM也显然不太可能等待线程重新被分配CPU时间。对于这种情况,就需要安全区域(Safe Region)来解决。

安全区域是指在一段代码片段之中,引用关系不会发生变化。在这个区域中的任意地方开始GC都是安全的。我们也可以把Safe Region看做是被扩展了的Safepoint。

在线程执行到Safe Region中的代码时,首先标识自己已经进入了Safe Region,那样,当在这段时间里JVM要发起GC时,就不用管标识自己为Safe Region状态的线程了。在线程要离开Safe Region时,它要检查系统是否已经完成了根节点枚举(或者是整个GC过程),如果完成了,那线程就继续执行,否则它就必须继续等待直到收到可以安全离开Safe Region的信号为止。

垃圾收集器

垃圾收集器

Serial Collecor

Serial收集器是单线程收集器,是分代收集器。它进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到它收集结束。

新生代:单线程复制收集算法;

老年代:单线程标记整理算法。

Serial一般在单核的机器上使用,是Java 5非服务端JVM的默认收集器,参数-XX:UseSerialGC设置使用。

ParNew收集器

ParNew收集器和Serial收集器的主要区别是

新生代的收集,一个是单线程一个是多线程。

老年代的收集和Serial收集器是一样的。

实际上是Serial收集器的多线程版本,拥有可控制参数(如:-XX:SurvivorRatio, -XX:PretenureSizeThreshold, -XX:HandlePromotionFailure等),收集算法,停顿,对象分配规则,回收策略都和Serial收集器完全一样。

ParNew收集器是许多运行在server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器,一个重要的原因是,只有ParNew和Serial收集器能和CMS收集器共同工作。无法与JDK1.4中存在的新生代收集器Parallel Scavenge配合工作,所以在JDK1.5中使用CMS来收集老年代的时候,新生代只能选择ParNew和Serial。

ParNew收集器是使用-XX:+UseConcMarkSweepGC选项的默认新生代收集器。也可以用-XX:+UseParNewGC选项来强制指定它。

ParNew收集器在单CPU环境中不比Serial效果好,甚至可能更差,两个CPU也不一定跑的过,但随着CPU数量的增加,性能会逐步增加。默认开启的收集线程数与CPU数量相同。在CPU数量很多的情况下,可以使用-XX:ParallelGCThreads参数来限制线程数。

Parallel并行: 多垃圾收集线程并行工作,但用户线程仍需等待

Concurrent并发:用户线程和垃圾收集同时进行。

Parallel Scavenge收集器

同ParNew一样是使用复制算法的新生代并行多线程收集器。

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