zgc垃圾收集器原理

绝地灬酷狼 2023-07-24 02:52 17阅读 0赞

### zgc垃圾收集器原理 ###

*   *  着色
     *  读屏障
     *  分页
     *  gc过程
     *   *   *  标记阶段
             *  重定位阶段
             *  下一次zgc标记
             *  总结

## 着色 ##

zgc只支持64位系统，然后最大支持4T的堆内存，64位指针只需要使用42位就可以寻址4TB的空间，这意味着有多余的22位可以利用。zgc利用了4位，分别用来表示：是否已经finalize，重映射（remap），mark0，mark1。  
mark0与mark1表示是否被标记，在gc周期性更换，这样可以不要重复去复原（就像以前survivor的复制回收算法，也就是这次用mark0表示，下次就用mark1，在用mark1标记时顺便把mark0复原，在用mark0标记时顺便把mark1复原）。

## 读屏障 ##

zgc引入读屏障，也就是通过gc root对象读取其他堆对象时，触发读屏障，做一些事情，再读取。

## 分页 ##

zgc将堆分为 2M（small）, 32M（medium）, n\*2M（large）三种大小的页面（Page）来管理，根据对象的大小来判断在那种页面分配

## gc过程 ##

#### 标记阶段 ####

标记阶段将对象指针的remap位标记为未完成重定向并加入存活队列。  
1.stop the world，标记所有gc root对象，将每个页上存活的gc root对象，保存在该页对应的存活表（bitmap来实现）。  
2.恢复应用程序，进入并发递归标记所有对象阶段，这个阶段中，因为有读屏障的存在，脏的对象会再加入待标记队列，等待标记。  
3.stop the world，并发递归标记结束，将脏队列遍历标记完

#### 重定位阶段 ####

1.并发的找出几个需要重定位的内存页  
2.stop the world，将所有gc root对象重定位过去，重定位完成则指针的remap标记恢复为重定位完成  
3.并发重定位  
这个阶段为了提高效率，并且避免脏读取，会利用一个映射表，将旧地址映射到新地址。当出现脏读取时，会先判断是否当前指针已经被重定向，如果没有直接返回引用。否则代表重定向未完成，判断当前引用的地址是否在映射表里，如果没有代表还没加入映射表（在脏队列没有遍历到），直接修改remap标记为已完成（退出脏队列，避免被重定位）等待下一次的gc再来处理这个脏对象。如果在映射表里有是代表正在开启重定向，接着根据映射的地址判断是否已经完成重定位，如果是修改当前引用到新地址，并返回对象引用。否则执行relocate object，应用程序主动帮助将对象重定向到新地址并修改当前引用到新地址，返回对象引用。  
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#### 下一次zgc标记 ####

1.此时mark0和mark1交换，标记时复原上一轮使用到的标记位  
2.清空重定向表

#### 总结 ####

zgc是充分利用多线程和大内存（zgc的分页会根据cpu核优先分靠近的内存），适合大堆和服务器多核的配置。因为大部分stop the world都是遍历gc root对象，所以暂停时间不长。对比g1的话，感觉是g1虽然是按照吞吐量来选择最优的region进行回收，但是其拷贝移动的过程还是要stop the world（因为g1只有写屏障没有读屏障），而这点zgc就有优势，其通过读屏障、remark标记和重定向表来并发拷贝非gcroot对象。并且zgc还根据新的linux系统有一些底层的优化，不得不吐槽还是得跟上版本（今天刚升级工程的springBoot到最新2.2.6，手动改好一个依赖升级问题的第三方框架——shiro-redis，因为好用但是停止维护好久了(–)）。目前还在用jdk11，希望赶紧出新的LTS版本再升级jdk。

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