簡書 占小狼
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換了新工作阶捆，確實(shí)比以前忙多了凌节，從而也擱置了自己興趣，不過還是想方設(shè)法的擠出一點(diǎn)時(shí)間把YGC的一些細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)重新看了幾遍洒试，HotSpot里的不少代碼寫的太糾結(jié)倍奢，山路十八彎，要理清楚確實(shí)需要費(fèi)點(diǎn)時(shí)間垒棋。
YGC是JVM GC當(dāng)前最為頻繁的一種GC卒煞，一個(gè)高并發(fā)的服務(wù)在運(yùn)行期間，會進(jìn)行大量的YGC叼架，發(fā)生YGC時(shí)畔裕，會進(jìn)行STW，一般時(shí)間都很短乖订，除非碰到Y(jié)GC時(shí)扮饶，存在大量的存活對象需要進(jìn)行拷貝。
一次YGC過程主要分成兩個(gè)步驟：
1乍构、查找GC Roots贴届，拷貝所引用的對象到 to 區(qū)；
2蜡吧、遞歸遍歷步驟1中對象毫蚓，并拷貝其所引用的對象到 to 區(qū)，當(dāng)然可能會存在自然晉升昔善，或者因?yàn)?to 區(qū)空間不足引起的提前晉升的情況元潘；
下面進(jìn)行分析的是Serial GC，ParNew GC可以理解成并發(fā)的Serial GC君仆，實(shí)現(xiàn)原理都差不多翩概，看源碼的話建議看Serial GC 的實(shí)現(xiàn)類DefNewGeneration牲距，畢竟單線程實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性會低一點(diǎn)，在DefNewGeneration中钥庇，會看到一些以 *-Closure 方式命名的類牍鞠，這些都是封裝起來的回調(diào)函數(shù)，是為了讓GC的具體邏輯與對象內(nèi)部的字段遍歷邏輯能夠松耦合评姨，比如ScanClosure 與 FastScanClosure 作為回調(diào)函數(shù)傳入到各個(gè)方法中难述，實(shí)現(xiàn)GC實(shí)現(xiàn)的對象遍歷，正因?yàn)檫@種實(shí)現(xiàn)方式吐句，大大增加了閱讀源碼的難度胁后。
查找GC Roots
YGC的第一步根據(jù)GC Roots找出第一批活躍的對象，Hotspot中通過gch->gen_process_strong_roots方法實(shí)現(xiàn)
在黃色框的實(shí)現(xiàn)中嗦枢，SharedHeap::process_strong_roots()掃描了所有一定是GC Roots的內(nèi)存區(qū)域攀芯，有興趣的可以查看process_strong_roots的實(shí)現(xiàn)，主要包括了以下東西：
- Universe類中所引用的一些必須存活的對象
Universe::oops_do(roots) - 所有JNI Handles
JNIHandles::oops_do(roots) - 所有線程的棧
Threads::oops_do(roots, code_roots) - 所有被Synchronize鎖持有的對象
ObjectSynchronizer::oops_do(roots) - VM內(nèi)實(shí)現(xiàn)的MBean所持有的對象
Management::oops_do(roots) - JVMTI所持有的對象
JvmtiExport::oops_do(roots) - （可選）所有已加載的類 或 所有已加載的系統(tǒng)類
SystemDictionary::oops_do(roots) - （可選）所有駐留字符串（StringTable）
StringTable::oops_do(roots) - （可選）代碼緩存（CodeCache）
CodeCache::scavenge_root_nmethods_do(code_roots) - （可選）PermGen的remember set所記錄的存在跨代引用的區(qū)域
rem_set()->younger_refs_iterate(perm_gen(), perm_blk)
YGC在執(zhí)行時(shí)只收集young generation文虏，不收集old generation和perm generation侣诺，并不會做類的卸載行為，所以上述可選部分都作為Strong root氧秘，但是在FGC時(shí)就不會當(dāng)作Strong root了年鸳。
紅色框中的實(shí)現(xiàn)邏輯對于YGC來說是沒有意義的，因?yàn)閘evel=0敏储，Hotspot中唯一用到這個(gè)地方的只有CMS GC實(shí)現(xiàn)，默認(rèn)只收集old generation朋鞍，所以需要掃描young generation作為它的Strong root已添。
講到這里，似乎有一部分被忽略了滥酥，如果一個(gè)old generation的對象引用了young generation更舞，那么這個(gè)old generation的對象肯定也屬于Strong root的一部分，這部分邏輯并沒有在process_strong_roots中實(shí)現(xiàn)坎吻，而是在綠色框中實(shí)現(xiàn)了缆蝉，其中rem_set中保存了old generation中dirty card的對應(yīng)區(qū)域，每次對象的拷貝移動都會檢查一下是否產(chǎn)生了新的跨代引用瘦真，比如有對象晉升到了old generation刊头，而該對象還引用了young generation的對象，這種情況下會把相應(yīng)的card置為dirty诸尽，下次YGC的時(shí)候只會掃描dirty card所指內(nèi)存的對象原杂，避免掃描所有的old generation對象。
遍歷活躍對象
在查找GC Roots的步驟中您机，已經(jīng)找出了第一批存活的對象穿肄，這些存活對象可能在 to-space年局，也有可能直接晉升到了 old generation，這些區(qū)域都是需要進(jìn)行遍歷的咸产，保證所有的活躍對象都能存活下來矢否。
遍歷過程的實(shí)現(xiàn)由FastEvacuateFollowersClosure類的do_void方法完成，這又是一個(gè)*-Closure 方式命名的類脑溢，實(shí)現(xiàn)如下
每個(gè)內(nèi)存區(qū)域都有兩個(gè)指針變量僵朗，分別是 _saved_mark_word 和 _top，其中_saved_mark_word 指向當(dāng)前遍歷對象的位置焚志，_top指向當(dāng)前內(nèi)存區(qū)域可分配的位置衣迷，其中_saved_mark_word 到 _top之間的對象是已拷貝，但未掃描的對象酱酬。
GC Roots引用的對象拷貝完成后壶谒，to-space的_saved_mark_word和_top的狀態(tài)如上圖所示，假設(shè)期間沒有對象晉升到old generation膳沽。每次掃描一個(gè)對象汗菜，_saved_mark_word會往前移動，期間也有新的對象會被拷貝到to-space挑社，_top也會往前移動陨界，直到_saved_mark_word追上_top，說明to-space的對象都已經(jīng)遍歷完成痛阻。
其中while循環(huán)條件 while (!_gch->no_allocs_since_save_marks(_level)菌瘪，就是在判斷各個(gè)內(nèi)存代中的_saved_mark_word是否已經(jīng)追到_top，如果還沒有追上阱当，就執(zhí)行_gch->oop_since_save_marks_iterate進(jìn)行遍歷俏扩，實(shí)現(xiàn)如下：
從代碼實(shí)現(xiàn)可以看出對新生代、老年代和永久代都會進(jìn)行遍歷弊添，其中新生代的遍歷實(shí)現(xiàn)如下：
這里會對eden录淡、from和to分別進(jìn)行遍歷，第一次看這塊邏輯的時(shí)候很納悶油坝，為什么要對eden和from-space進(jìn)行遍歷嫉戚，from倒沒什么問題，_saved_mark_word和_top一般都是相同的澈圈，但是eden區(qū)的_saved_mark_word明顯不會等于_top彬檀，一直沒有找到在eden區(qū)分配對象時(shí)，改變_top的同時(shí)也改變_saved_mark_word的邏輯瞬女，后來發(fā)現(xiàn)GenCollectedHeap::do_collection方法中凤覆，在調(diào)用各個(gè)代的collect之前，會調(diào)用save_marks()方法拆魏，將_saved_mark_word設(shè)置為_top盯桦，這樣在發(fā)生YGC時(shí)慈俯，eden區(qū)的對象其實(shí)是不會被遍歷的，被這個(gè)疑惑困擾了好久拥峦，結(jié)果是個(gè)遺留代碼贴膘。
to-space對象的遍歷實(shí)現(xiàn)：
這里的blk變量是傳遞過來的FastScanClosure回調(diào)函數(shù)，oop_iterate方法會遍歷該對象的所有引用略号，并調(diào)用回調(diào)函數(shù)的do_oop_work方法處理這里引用所指向的對象刑峡。
do_oop_work的實(shí)現(xiàn)
在FastScanClosure回調(diào)函數(shù)的do_oop_work方法實(shí)現(xiàn)中，紅框的是重要的部分玄柠，因?yàn)榭赡艽嬖诙鄠€(gè)對象共同引用一個(gè)對象突梦，所以在遍歷過程中，可能會遇到已經(jīng)處理過的對象羽利，如果遇到這樣的對象宫患，就不會再次進(jìn)行復(fù)制了，如果該對象沒有被拷貝過这弧，則調(diào)用 copy_to_survivor_space 方法拷貝對象到to-space或者晉升到old generation娃闲，這里提一下ParNew的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槭遣l(fā)執(zhí)行的匾浪，所以可能存在多個(gè)線程拷貝了同一個(gè)對象到to-space皇帮，不過通過原子操作，保證了只有一個(gè)對象是有效的蛋辈。
copy_to_survivor_space 的實(shí)現(xiàn)：
拷貝對象的目標(biāo)空間不一定是to-space属拾，也有可能是old generation，如果一個(gè)對象經(jīng)歷了很多次YGC冷溶，會從young generation直接晉升到old generation渐白，為了記錄對象經(jīng)歷的YGC次數(shù)，在對象頭的mark word 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有一個(gè)位置記錄著對象的YGC次數(shù)挂洛，也叫對象的年齡礼预，如果掃描到的對象眠砾，其年齡小于某個(gè)閾值（tenuring threshold）虏劲，該對象會被拷貝到to-space，并增加該對象的年齡褒颈，同時(shí)to-space的_top指針也會往后移動柒巫，這個(gè)新對象等待著被掃描。
個(gè)人公眾號
如果該對象的年齡大于某個(gè)閾值谷丸，會晉升到old generation堡掏，或者在拷貝到to-space時(shí)空間不足，也會提前晉升到old generation刨疼，晉升過程通過老年代_next_gen的promote方法實(shí)現(xiàn)泉唁，如果old generation也沒有足夠的空間容納該對象鹅龄，則會觸發(fā)晉升失敗。
