【JVM】聊聊垃圾回收之三色标记算法

news2024/9/28 13:29:13

在垃圾收集器 CMS中存在四个阶段,初始标记、并发标记、重新标记、并发清理。
在这里插入图片描述
那么在并发标记中由于没有STW,业务程序和GC程序是并发执行的,那么是如何实现对象的并发标记的。

并发垃圾回收

并发标记其实是一个宏观的过程,仍然需要STW,只不过减少STW的时间。

初始标记:标记GC Roots,并发标记是在应用程序不暂停的情况下,以GC Roots为起点,广度或者深度遍历所有可达对象。因为在这个过程中,应用程序和GC程序是并发执行的,所有很有可能对象的引用关系随时变化。导致并发标记过程出现标记错误。而重新标记的就是为了调整对标记错误的进行修正。并发清理是在应用程序不暂停的情况下,对垃圾对象进行清理

初始、并发、重新标记 三个阶段属于可达性分析,标记环节。

GC垃圾收集器的其实就是在吞吐量和STW之间权衡,为了减少STW对业务的影响,只能利用并发执行。

三色标记算法

三色标记是应用程序还在执行,对象引用关系随时会发生变化,所以引入三色标记算法。

白色对象: 没有被遍历过的对象,在开始遍历时都是白色对象,在经过可达性分析之后,还是白色,那么就是可被回收的对象。
灰色对象: 该对象已经被遍历,但是所引用的对象没有被遍历完。
黑色对象: 对象已经被遍历,所引用的对象已全部被遍历。

核心流程:
1.初始化将GC roots对象设置为灰色,其他对象为白色
2.以GC roots 开始遍历,将可达对象设置为灰色,自己设置为黑色
3.重复执行上述,最后是白色的对象就是不可达对象。

而1就是初始标记阶段,2、3是并发标记阶段。

说白了就是一个游戏,大家成群结对,找到不在队伍中的人员,开始都是一样的颜色,经过标记后,脱离队伍的一定是初始颜色的同学。
在这里插入图片描述

漏标和误标

在并发标记的过程,因为应用程序在同步执行,所以可能将存活对象标记为死亡对象称为漏标,将死亡对象标记为存活对象称为误标,后者是不可接受的,前者在下一次GC时会被清理。

误标

如果目前对象标记状态时如下图,那么当objA.fieldB = null ,因为本身A对象已经被标记为黑色,那么B以及B引用的对象都将标记为存活对象。
在这里插入图片描述

漏标

如果目前对象标记时上图所以,执行

objA.filedc = objA.fileB.filedC;
objA.fileB.fileC = null;

那么B到C之间的引用会断开,A和C之间建立连接。因为A是黑色对象,不会在遍历A的引用对象,从而出现漏标,将存活对象标记为死亡对象。
在这里插入图片描述

增量更新和原始快照

对于误标其实问题不大,大不了下一次在执行GC的时候处理,但是对于漏标就问题很大,会将存活的对象标记为死亡对象。

产生漏标的主要是两点
1.产生了一个新引用,黑色对象到白色对象的引用
2.删除引用:删除灰色对象到白色对象的所有引用

两种解决方案:增量更新和原始快照,增量更新记录新增的引用关系,原始快照记录的是删除的引用关系。CMS使用增量更新,G1使用原始快照。

增量更新

在并发标记中,如果应用程序新增了一个黑色对象对一个白色对象的引用,那么就将这个白色对象记录下来,在并发标记完成之后,重新标记以白色标记的对象,进行可达性分析。这样漏标的对象就会重新标记为黑色对象。

原始快照

增量更新是对新增的,而原始快照针对的是当删除一个白色对象对于灰色对象的引用时,虚拟机会记录这个白色对象,在完成并发标记阶段后,在可达性分析这些白色对象的引用关系。

对于上述不管时什么其实都需要在代码的新增和删除引用的过程进行拦截处理,也叫读写屏障。
虚拟机的记录操作都是通过写屏障实现的。

写屏障

给某个对象的成员变量赋值时,其底层代码大概长这样:

 /**
 * @param field 某对象的成员变量,如 a.b.d
 * @param new_value 新值,如 null
 */
 void oop_field_store(oop* field, oop new_value) {
	 *field = new_value; // 赋值操作
}

所谓的写屏障,其实就是指在赋值操作前后,加入一些处理(可以参考AOP的概念)

 void oop_field_store(oop* field, oop new_value) {
	 pre_write_barrier(field); // 写屏障‐写前操作
 	 *field = new_value;
 	 post_write_barrier(field, value); // 写屏障‐写后操作
}

写屏障实现SATB
当对象B的成员变量的引用发生变化时,比如引用消失(a.b.d = null),我们可以利用写屏障,将B原来成员变量的引用对象D记录下来:

void pre_write_barrier(oop* field) {
	oop old_value = *field; // 获取旧值
 	remark_set.add(old_value); // 记录原来的引用对象
}

写屏障实现增量更新
当对象A的成员变量的引用发生变化时,比如新增引用(a.d = d),我们可以利用写屏障,将A新的成员变量引用对象D 记录下来:

 void post_write_barrier(oop* field, oop new_value) { 
  remark_set.add(new_value); // 记录新引用的对象
}

读屏障

读屏障是直接针对第一步:D d = a.b.d,当读取成员变量时,一律记录下来:

 void pre_load_barrier(oop* field) {
	oop old_value = *field;
	remark_set.add(old_value); // 记录读取到的对象
}

CMS:写屏障 + 增量更新
G1,Shenandoah:写屏障 + SATB
ZGC:读屏障

并发清理和新建对象

在最后的阶段,并发清理阶段,其实存活对象可能变成死亡对象,那么只需要在下次GC时进行回收就可以了,那么死亡对象可能变成存活对象嘛,从而导致被清理掉嘛?
因为死亡对象不在有变量可以直接被引用。

** 为什么CMS和G1都使用标记-清除而非标记-整理算法来回收老年代的垃圾对象?**
垃圾回收时间快,减少STW时间。在多次垃圾回收之后进行一次碎片整理有效避免了分配效率问题和空间利用率问题。

小总

本篇主要介绍了垃圾回收算法中CMS中 并发标记阶段中的主要问题,从而引出漏标和误标,而解决漏标的问题主要增量更新和原始引用,而都是通过底层的读写屏障解决的。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1506768.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

OpenGrok代码服务器搭建,解决代码检索慢的问题

一、背景 在前一家公司,公司提供了OpenGrok服务器供大家检索查阅代码。但在新公司,大家都使用vscode或Sourse Insight,这就存在一些问题: 不能跳转或者跳转比较慢。 搜索查询速度慢,且结果展示不易查看。 这严重影…

《领导的气场——8堂课讲透中国式领导智慧》读书笔记

整体感悟 个人感觉书籍比较偏说教、理论,没有看完。 现仅仅摘录自己“心有戚戚焉”的内容。 经典摘录 管理的本质是通过别人完成任务。有一百件事情,一个人都做了,那只能叫勤劳;有一百件事情,主事的人自己一件也不做&…

FreeRTOS学习笔记-基于stm32(3)中断管理

一、什么是中断 通俗点讲就是让CPU停止当前在做的事,转而去做更紧急的事。 二、中断优先级分组 这个紧急的事也有一个等级之分,优先级越高越先执行。stm32使用中断优先配置寄存器的高4位,共16级的中断优先等级。 stm32的中断优先等级可以分为…

基于河马优化算法(Hippopotamus optimization algorithm,HO)的无人机三维路径规划

一、无人机路径规划模型介绍 二、算法介绍 河马优化算法(Hippopotamus optimization algorithm,HO)由Amiri等人于2024年提出,该算法模拟了河马在河流或池塘中的位置更新、针对捕食者的防御策略以及规避方法。2024最新算法&#x…

在DeepLn环境中安装VLLM与ChatGLM3

DeepLn | 智慧算力触手可及是一个挺便宜的算力租用平台,里面有大量的显卡可以租用。唯一美中不足的是,提供的pytorch版本低,只支持到2.01,为了匹配vllm,需要手动安装指定版本的pytorch。 vllm介绍 总体而言&#xff0…

denied: requested access to the resource is denied报错解决

Docker 镜像在文件中包含一组指令,可在 Docker 容器中执行代码。大多数情况下,在创建 docker 镜像之后,当尝试将镜像推送到远程仓库时,会发生这种类型的报错“Docker denied: requested access to the resource is denied” 由于错…

FIT介绍-0

1、背景 FIT是flattened image tree的简称,它采用了device tree source file(DTS)的语法,生成的image文件也和dtb文件类似(称做itb)。 结构如下图: 其中image source file(.its)和device tree …

花店小程序有哪些功能 怎么制作

​花店小程序可以为花店提供一个全新的线上销售平台,帮助花店扩大市场份额,提升用户体验,增加销售额。下面我们来看看花店小程序应该具备哪些功能,以满足用户的需求。 1. 商品展示:展示花店的各类花卉和花束&#xff…

css--浮动

一. 浮动的简介 在最初,浮动是用来实现文字环绕图片效果的,现在浮动是主流的页面布局方式之一。 二. 元素浮动后的特点 🤢脱离文档流。😊不管浮动前是什么元素,浮动后:默认宽与高都是被内容撑开&#xff0…

【python】random库函数使用简要整理

前言 简要快速清晰整理random库 函数 函数作用random()返回0-1间的浮点小数randint(1,10)返回1到10间的整数uniform(1,10)返回1-10间的小数randrange(1,10,2)从1每隔2取一个数到10,在这些数中返回一个choice(列表)从列表中随机返回一个 shuffle(列表) 对列表内容…

YOLOv5目标检测学习(3):anaconda、虚拟环境、cuda、pytorch、pycharm之间的关系,以及配置时出现的问题

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 一、anaconda、虚拟环境、cuda、pytorch、pycharm之间的关系1.1 anaconda:python第三方包的安装和管理工具1.2 虚拟环境:可以使不同项目中使…

【C++11】包装器和bind

文章目录 一. 为什么要有包装器?二. 什么是包装器?三. 包装器的使用四. bind 函数模板1. 为什么要有 bind ?2. 什么是 bind ?3. bind 的使用场景 一. 为什么要有包装器? function 包装器,也叫作适配器。C 中的 funct…

js之原型链

在JavaScript中,原型链是一种用于实现继承和属性查找的机制。每个对象都有一个内部属性[[Prototype]],这个属性指向创建该对象时使用的构造函数的“prototype"属性。对象的方法和属性定义在它的原型对象上。 1.原型(Prototypes&#xf…

【Netty 源码】服务端启动流程源码分析 篇一

【Netty 源码】服务端启动流程源码分析 篇一 1.原生Java NIO服务端创建流程 使用Java NIO创建服务端时,通常我们需要先创建Channel,Selector两个对象,然后将Channel绑定端口并注册到Selector上,最后对事件轮询监听 //第一步&…

ptmalloc、tcmalloc与jemalloc对比分析

文章目录 一、内存管理二、ptmalloc系统角度看ptmalloc内存管理用户角度看ptmalloc内存管理线程中内存管理从工作原理来看从作用来看Chunk说明问题 三、tcmalloc系统角度看tcmalloc内存管理用户角度看tcmalloc内存管理tcmalloc的优势 四、jemalloc系统角度看jemalloc内存管理用…

【Web - 框架 - Vue】随笔 - Vue的简单使用(01) - 快速上手

【Web - 框架 - Vue】随笔 - Vue的简单使用(01) - 快速上手 Vue模板代码 代码 <!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><title>模板</title> </head> <body> <div></di…

js 获取浏览器相关的宽高尺寸

window 屏幕 屏幕分辨率的高&#xff1a; window.screen.height 屏幕分辨率的宽&#xff1a; window.screen.width 屏幕可用工作区高度&#xff1a; window.screen.availHeight 屏幕可用工作区宽度&#xff1a; window.screen.availWidth document 网页 网页可见区域宽&#xf…

基于网格搜索的随机森林回归算法Python实现

摘要 随机森林回归算法的应用领域很广&#xff0c;可用于市场销售预测、客户细分、商品推荐等领域&#xff0c;也可应用于气候模型预测、土地利用分析、水资源管理等环境领域问题。其算法的Python实现涉及到多参数调优问题&#xff0c;本文使用了网格搜索法&#xff0c;以MSE作…

Springer旗下SCI,16天见刊!稳定检索13年,质量稳定

毕业推荐 SCIE&#xff1a; • 计算机类&#xff0c;6.5-7.0&#xff0c;JCR1区&#xff0c;中科院2区 • 2个月19天录用&#xff0c;6天见刊&#xff0c;36天检索 SCI&EI&#xff08;CCF-C类&#xff09; • 算法类&#xff0c;2.0-3.0&#xff0c;JCR3区&#xff0c…

笔记76:32位/64位操作系统的区别

64位系统和32位系统的区别: 操作系统只是硬件和应用软件中间的一个平台32位操作系统针对的32位的CPU设计64位操作系统针对的64位的CPU设计我们的CPU从原来的8位&#xff0c;16位&#xff0c;到现在的32位和64位&#xff1b;CPU处理计算的时候“数据”和“指令”是不同对待的 &…