ZGC源碼解析(四)

階段6(Concurrent Reset Relocation Set)

  //重置forwarding table
 for (ZForwarding* forwarding; iter.next(&forwarding);) {
    _forwarding_table.remove(forwarding);
  }

  // 重置relocation set
  _relocation_set.reset();

這個階段做的事情比較簡單,主要是清理工作,為下一步做好準備,直接在ZDriver線程執行;

階段7(Pause Verify)

當前VerifyBeforeGC 、 VerifyDuringGC 和VerifyAfterGC參數其中任何一個配置為true時,將會執行校驗,這個階段是需要暫停業務線程的,默認不執行;

階段8(Concurrent Select Relocation Set)

該階段是根據前面階段標記的結果,選擇要進行轉移的page頁;

void ZHeap::select_relocation_set() {
  ZRelocationSetSelector selector;
  ZPageTableIterator pt_iter(&_page_table);
  for (ZPage* page; pt_iter.next(&page);) {
  //如果頁是在本次GC開始之后分配的,則認為里面的對象都是活躍的,不需要轉移
    if (!page->is_relocatable()) {
      continue;
    }

  //如果該頁的被標記過,說明存在活躍的對象,注意,此處要求一個page的垃圾超過25%才會加入到_live_pages
    if (page->is_marked()) {
      selector.register_live_page(page);
    } else {
    //沒有活躍對象,可以全部被回收
      selector.register_empty_page(page);
     //釋放空頁面(達到64個釋放一次,避免頻繁釋放)
      free_empty_pages(&selector, 64 /* bulk */);
    }
  }
 // 釋放空頁面
  free_empty_pages(&selector, 0 /* bulk */);

  // 選擇要回收的pages
  selector.select();
  _relocation_set.install(&selector);

  ZRelocationSetIterator rs_iter(&_relocation_set);
  for (ZForwarding* forwarding; rs_iter.next(&forwarding);) {
    _forwarding_table.insert(forwarding);
  }
}

ZGC是如何選擇需要轉移的page呢?

  1. 如果是large page,不會被選中;
  2. _live_pages根據存活對象升序排列,統計前N個page里面的垃圾占比,如果大于25%,則這個N個page需要進行轉移;
  3. 更新全局的_forwarding_table信息;

階段9(Pause Relocate Start)

void ZHeap::relocate_start() {
  // 更新metasapce的大小
  _unload.finish();

  // 切換地址視圖到Remapped,在這個之后新分配的對象,地址視圖都是Remapped
  flip_to_remapped();

  // Enter relocate phase
  ZGlobalPhase = ZPhaseRelocate;
}

階段10(Concurrent Relocate)

對象轉移是和業務線程并發執行的,具體的邏輯如下:

virtual void work() {
    ZRelocateClosure<ZRelocateSmallAllocator> small(&_small_allocator);
    ZRelocateClosure<ZRelocateMediumAllocator> medium(&_medium_allocator);

    for (ZForwarding* forwarding; _iter.next(&forwarding);) {
      if (is_small(forwarding)) {
        small.do_forwarding(forwarding);
      } else {
        medium.do_forwarding(forwarding);
      }
    }
  }

并發轉移的邏輯如下:

  1. 遍歷轉移集中的page,根據是small page還是medium page進行后續處理;
  2. small和medium page的處理邏輯類似,區別是對象分配器不同,一個是ZRelocateSmallAllocator,另外一個是ZRelocateMediumAllocator;
  3. 首先使用ZRelocateSmallAllocator或ZRelocateMediumAllocator配置一個page頁,然后遍歷ZForwardingEntry對象,將對象從原地址轉移到新地址,同時更新ZForwardingEntry的to_offset,field_populated字段也設置為true;
  4. 為了提高內存使用效率,ZForwardingEntry是使用一個64bit的整數來記錄這些信息,其中第0位表示populated信息,1-45表示To Object Offset,46-63表示 From Object Index;
    5.此處主要,轉移完成之后,_forwarding_table信息并沒有清除,而是到下次GC時才會清理掉,原因在于對象轉移了,但是可能對象在很多地方被引用,這些引用地址并沒有被調整;那么ZGC是如何處理這種情況的呢?其實在前面已經說過,ZGC會使用讀barrier來進行地址的調整,代碼如下:
uintptr_t ZBarrier::weak_load_barrier_on_oop_slow_path(uintptr_t addr) {
  return ZAddress::is_weak_good(addr) ? ZAddress::good(addr) : relocate_or_remap(addr);
}
uintptr_t ZBarrier::relocate_or_remap(uintptr_t addr) {
  return during_relocate() ? relocate(addr) : remap(addr);
}
inline uintptr_t ZHeap::remap_object(uintptr_t addr) {
  assert(ZGlobalPhase == ZPhaseMark ||
         ZGlobalPhase == ZPhaseMarkCompleted, "Forward not allowed");

  ZForwarding* const forwarding = _forwarding_table.get(addr);
  if (forwarding == NULL) {
    // Not forwarding
    return ZAddress::good(addr);
  }

  // Forward object
  return _relocate.forward_object(forwarding, ZAddress::good(addr));
}
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