死神-露琪亞

1、什么是跨代引用？

紅色的線表示由虛擬機(jī)棧中發(fā)出的引用。顯然B--->A、E--->F都是跨代引用。

跨代引用邏輯圖

2、跨代引用對(duì)MonitorGC的影響

JVM GC 判斷對(duì)象是否可以回收使用可達(dá)性分析的方法，可達(dá)性分析首先需要找到 GC Roots 對(duì)象。

常規(guī)GC-Root：

• 1）虛擬機(jī)棧（棧幀中的局部變量表）中引用的對(duì)象【Stack Local】。
• 2）本地方法棧（native方法）引用的對(duì)象。
• 3）方法區(qū)中類靜態(tài)屬性、靜態(tài)方法引用的對(duì)象。
• 4）方法區(qū)中常量引用的對(duì)象。

MonitorGC個(gè)性GC-Root：

• 5） RememberSet數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（CardTable是具體實(shí)現(xiàn)類似數(shù)組）

這里重點(diǎn)講一下CardTable:
??????? 作用：采用空間換時(shí)間，不需要掃描整個(gè)Heap空間，降低MonitorGC耗時(shí)。跨代引用帶來(lái)的問(wèn)題，采用CardTable很好的規(guī)避了遍歷整個(gè)老年代的問(wèn)題。
??????? HotSpot JVM的卡頁(yè)（Card Page）大小為512字節(jié)，卡表（Card Table）被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)簡(jiǎn)單的字節(jié)數(shù)組，即卡表的每個(gè)標(biāo)記項(xiàng)為1個(gè)字節(jié)。

CardTable標(biāo)記著是否存在老年代引用新生代

如上圖發(fā)現(xiàn)：B、C所在的Card Page在CardTable中被標(biāo)記上了。

【思考??】MonitorGC的GC-Root中包括CardTable，如何提高M(jìn)onitorGC效率？

就需要降低跨代引用的對(duì)象，盡量設(shè)置稍大些的From、To區(qū)域，盡量將對(duì)象消滅在Young Gen區(qū)域。同時(shí)也表示對(duì)象不是越早進(jìn)入老年代越好（老年代對(duì)象引用新生代對(duì)象就是一個(gè)很好的說(shuō)明）！！！。

3、跨代引用對(duì)CMS中 OldGC的影響

CMS-OldGC回收??分為7個(gè)步驟：

CMS的7個(gè)步驟

重點(diǎn)步驟解讀：

• 1、初始標(biāo)記（Initial Mark）

  • 目標(biāo)：進(jìn)行可達(dá)性分析，標(biāo)記GC ROOT能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象。
  • 標(biāo)記范圍：Young Gen + Old Gen。
  • 線程：JDK1.7是單線程，JDK1.8是多線程(-XX:+CMSParallelInitialMarkEnabled調(diào)整)
  • STW：觸發(fā)Stop-The-World
  • 特點(diǎn)：速度極快

• 2、并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Mark）

  • 目標(biāo)：遍歷階段1初始標(biāo)記出來(lái)的存活對(duì)象，然后繼續(xù)遞歸標(biāo)記這些對(duì)象可達(dá)的對(duì)象。（黑白灰三色標(biāo)記法）。
  • 標(biāo)記范圍：Young Gen + Old Gen。
  • STW：不觸發(fā)
  • 特點(diǎn)：慢，很耗時(shí)。
  • 特殊操作：通過(guò)Old區(qū)卡片標(biāo)記(Card Marking)，提前把老年代空間邏輯劃分為相等大小的區(qū)域(Card Page)，如果引用關(guān)系發(fā)生改變，JVM會(huì)將發(fā)生改變的區(qū)域標(biāo)記位“臟區(qū)”(Dirty Card)。JVM會(huì)對(duì)“并發(fā)標(biāo)記”階段應(yīng)用線程新產(chǎn)生的對(duì)象及對(duì)象涉及的引用修改做記錄（Mod-Union Table）

• 3、預(yù)清理（Preclean）

  • 目標(biāo)：2階段中記錄在Mod-Union Table的這些臟區(qū)會(huì)被找出來(lái)，刷新引用關(guān)系，清除“臟區(qū)”標(biāo)記。
  • 標(biāo)記范圍： Old Gen。
  • 線程：GC線程和應(yīng)用線程也是并發(fā)執(zhí)行
  • STW：不觸發(fā)
  • 特點(diǎn)：速度一般

• 4、可中斷的預(yù)清理(Concurrent Abortable Preclean)

  • 目標(biāo)：降低垃圾回收時(shí)對(duì)應(yīng)用的暫停時(shí)間，整個(gè)過(guò)程最耗時(shí)步驟在5(最終標(biāo)記)，所以4步驟提前進(jìn)行。
  • 觸發(fā)條件：此階段在Eden區(qū)使用超過(guò)2M時(shí)啟動(dòng)，當(dāng)然2M是默認(rèn)的閾值，可以通過(guò)參數(shù)修改。
  • 標(biāo)記范圍：Young Gen + Old Gen。
    • 處理From、To區(qū)對(duì)象，標(biāo)記可達(dá)到老年代的對(duì)象。
    • 和3階段一樣，掃描處理Dirty Card中的對(duì)象。
  • 終止邏輯：CMS為了避免這個(gè)階段沒(méi)有等到Minor GC而陷入無(wú)限等待，提供了參數(shù)CMSMaxAbortablePrecleanTime ，默認(rèn)為5s，含義是如果可中斷的預(yù)清理執(zhí)行超過(guò)5s，不管發(fā)沒(méi)發(fā)生Minor GC，都會(huì)中止此階段，進(jìn)入Remark。
  • 線程：GC線程和應(yīng)用線程也是并發(fā)執(zhí)行。
  • STW：不觸發(fā)
  • 特點(diǎn)：速度一般
  • 特殊：下一個(gè)階段要執(zhí)行最耗時(shí)且STW的Remark階段，Remark階段會(huì)將整個(gè)YoungGen作為GC-Root進(jìn)行操作，如果4階段能觸發(fā)一次MonitorGC就再好不過(guò)了。

• 5、重新標(biāo)記（Final ReMark）

  • 目標(biāo)：GC事件中第二次(也是最后一次)STW階段，目的是完成老年代中所有存活對(duì)象的標(biāo)記。
  • 標(biāo)記范圍：Young Gen + Old Gen。
  • 線程：GC線程獨(dú)占執(zhí)行
  • STW：觸發(fā)Stop-The-World
  • 特點(diǎn)：速度較慢，可以說(shuō)是整個(gè)CMS-Old GC的瓶頸點(diǎn)。
  • 特殊：
    • 1、遍歷新生代對(duì)象，重新標(biāo)記
    • 2、根據(jù)GC Roots，重新標(biāo)記
    • 3、遍歷老年代的Dirty Card，重新標(biāo)記

• 6、并發(fā)清除(Concurrent Sweep)

  • 目標(biāo)：根據(jù)標(biāo)記結(jié)果清除垃圾對(duì)象。
  • 標(biāo)記范圍：Old Gen。
  • 線程：GC線程和應(yīng)用線程也是并發(fā)執(zhí)行
  • STW：不觸發(fā)
  • 特點(diǎn)：速度一般。

• 7、并發(fā)重置(Concurrent Reset)

  • 目標(biāo)：重置CMS算法相關(guān)的內(nèi)部數(shù)據(jù), 為下一次GC循環(huán)做準(zhǔn)備。
  • 線程：GC線程和應(yīng)用線程也是并發(fā)執(zhí)行
  • STW：不觸發(fā)
  • 特點(diǎn)：速度一般。

7步圖解：

三階段：初始標(biāo)記

二階段：并發(fā)標(biāo)記

三階段：并發(fā)預(yù)清理

六階段：并發(fā)清除

4、問(wèn)題思考??：

【思考??】CMS oldgc中remark耗時(shí)問(wèn)題，跨代引用是圖一中的B--->A 還是 E--->F？
答案：E--->F。
通過(guò)：-XX:+CMSScavengeBeforeRemark ,觸發(fā)MonitorGC降低的就是YoungGen區(qū)的對(duì)象，從而達(dá)到標(biāo)記源頭減少，降低remark時(shí)間。
【思考??】CMS 跨代引用是圖一中的B--->A 有何危害，虛擬機(jī)是如何避開(kāi)的？
答案：CardTable。
邏輯：采用創(chuàng)建CardTable空間區(qū)域，來(lái)避免掃整個(gè)老年代。當(dāng)B無(wú)引用的時(shí)候，cardTable會(huì)被標(biāo)記，一次MonitorGC就會(huì)回收??掉。B是如何做到?jīng)]引用的，同E--->F是一樣的邏輯。

【思考??】CMS里有兩個(gè)需要STW的階段：initial mark，remark、這兩個(gè)標(biāo)記有什么不一樣么？使用的GC-Root一樣么？
答案：不一樣。
初始標(biāo)記：使用的是常規(guī)的GC-Root(虛擬機(jī)棧棧幀中的局部變量表、本地方法棧native方法、方法區(qū)中類的靜態(tài)屬性和方法、方法區(qū)中常量等引用的對(duì)象)
重新標(biāo)記：

• 常規(guī)的GC-Root。（只有MonitorGC才會(huì)使用跟可達(dá)分析）
• 新生代所有對(duì)象。
• 遍歷老年代的DirtyCard（ModUnionTable）。

【思考??】同時(shí)帶來(lái)了另外一個(gè)問(wèn)題，MonitorGC可沒(méi)有遍歷整個(gè)老年代，而是采用CardTable通過(guò)時(shí)間換空間的做法，CMS-OldGC為什么采用遍歷新生代所有的對(duì)象呢？
??????? 這就是YoungGen 與 OldGen存在明顯的差異：

• 老年代對(duì)象都是經(jīng)歷過(guò)多次GC回收??存活下來(lái)了，對(duì)象存在的變數(shù)極低。所以采用空間換時(shí)間效果較好。
• 新生代對(duì)象屬于變化特別快的區(qū)域，如果采用空間換時(shí)間，既浪費(fèi)了空間，也沒(méi)有提升性能。

【思考??】既然initial mark階段+concurrent mark階段已經(jīng)掃果了young gen 為何還要再次Remark？

【思考??】CardTable與mod-union table有什么關(guān)系，都是干什么的？