GC時如何處理對象引用

本文轉載自查看原文 2020-02-09 01:57 646 jvm/ java/ gc

疑問：

在學習GC的時候發現，無論是 Mark and Copy，還是 Mark-Sweep-Compact 算法，都要移動對象，這必然會導致對象的內存地址發生變動，那么移動后，對象是怎么找到在堆中對象的新內存地址的？

難道每移動一個對象，就會找到並更新所有引用這個對象的 reference？

垃圾收集算法：https://plumbr.io/handbook/garbage-collection-algorithms

Sun HotSpot 對象的訪問方式：

《深入理解Java虛擬機》第2版中，第2章的2.3.3 對象的訪問定位中提到，對象訪問方式目前主流有兩種：

句柄
直接指針*

HotSpot 中是使用直接指針來定位對象的。

句柄：

如果使用句柄訪問的話，那么 Java 堆中將會划分出一塊內存來作為句柄池，reference 中存儲的就是對象的句柄地址，而句柄中包含了對象實例數據與類型數據各自的具體信息。

使用句柄來訪問的最大好處就是 reference 中存儲的是穩定的句柄地址，在對象被移動（垃圾收集時移動對象是非常普遍的行為）時只會改變句柄中的實例數據指針，而 reference 本身不需要修改。

直接指針：

如果使用直接指針訪問，那么 Java 對象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數據的相關信息，而 reference 中存儲的直接就是對象地址。

使用直接指針訪問方式的最大好處就是速度快，它節省了一次指針定位的時間開銷，由於對象的訪問在Java中非常頻繁，因此之類開銷積少成多后也是一項非常可觀的指向成本。

就本書討論的主要虛擬機 Sun HotSpot 而言，它就是使用第二種方式進行對象訪問的，但從整個軟件開發的范圍來看，各種語言和框架使用句柄訪問的情況也十分常見。

GC 時如何處理對象引用：

在 HotSpot 里 Java 對象的對象頭存在兩個字段（大小為2 word）：

_mark  // mark word
_klass // klass pointer

mark word 用於存儲多種信息，例如對象的 identity hash code、鎖狀態、full gc 時 mark 狀態等等。

在 GC 時，如果一個對象被拷貝了，那么該對象頭中 mark word 的 forwarding pointer 就會指向拷貝后的對象的地址。

Yong GC 類算法流程：

首先從 GC Roots 和 Old -> Young 的 Card Table（即存儲了老年代對象與新生代對象之間的引用關系）出發，掃描追蹤整個新生代的對象關系圖。注意，在掃描過程中如果碰到指向老年代對象的引用，則停止這一路徑的掃描。同時每掃描到一個對象，如果它是第一次被標記的話，我們就會將其拷貝到 survivor 區，或者晉升到老年代，並且在原對象位置的 mark word 域填上它的新地址 forwarding pointer。這樣，如果原對象同時被兩個以上的 reference 指向，那么在追蹤過程中，別的 reference 還是有機會碰到此對象的原位置，然后發現它已經被標記過了，所以只需要通過 mark word 域的 forwarding pointer 更新 reference 值即可。

使用這類算法的有 Serial Young GC（即DefNew）、Parallel Young GC、ParNew，以及 G1 GC 的 Young GC & Mixed GC。

只需要一次遍歷就可以完成對對象的拷貝和 reference 的更新。