垃圾回收的触发机制
在讨论新生代垃圾回收之前,首先要解决的问题就是:谁能触发垃圾回收?何时触发垃圾回收?
从垃圾回收的角度来说,既可以进行主动回收,也可以进行被动回收。
主动回收指的是GC工作线程发现内存不足时主动发起垃圾回收动作,被动回收指的是Mutator在对象分配的时候发现内存不足,由Mutator触发GC工作线程执行垃圾回收动作。主动进行回收需要额外的处理,判断何时启动垃圾回收,实现比较复杂;被动回收则非常简单。串行回收选择被动回收。
垃圾回收的执行可以由专门的GC工作线程来执行,也可以由Mutator来执行。通常来说,Mutator用于执行应用业务,如果把垃圾回收的工作放在Mutator中执行,会导致JVM设计的复杂性。使用专门的GC工作线程来执行垃圾回收工作的方法更为常见。GC工作线程执行垃圾回收时需要应用暂停(即STW),在JVM中最新的垃圾回收器实现或者增强中为了减少STW的时间,会把垃圾回收的一些任务放入Mutator中执行,也就是后面介绍的并发垃圾回收。
目前JVM中所有垃圾回收的触发机制有3种方式,即串行回收,并行回收和主动回收,如图3-9~图3-11所示。
图3-9 被动回收之串行回收
图3-9和图3-10演示的是被动回收。其中,图3-9中VMThread作为GC工作线程执行垃圾回收;图3-10中VMThread作为控制线程启动多个GC工作线程并行执行垃圾回收。图3-11演示的是主动回收。串行回收中Minor GC采用的是图3-9的触发机制方式,Parallel GC、ParNew、G1中Minor GC采用的是图3-10的触发机制方式,ZGC和Shenandoah采用的是图3-11的触发机制方式。
图3-10 被动回收之并行回收
图3-11 主动回收
在JVM的串行回收实现中,当Mutator发现无法为对象分配内存空间时,就会请求GC工作线程执行垃圾回收。JVM中被动执行垃圾回收的流程如下:
1)Mutator发现内存空间不足,触发垃圾回收请求。
2)VMThread控制线程接受请求,暂停所有的Mutator,以便响应垃圾回收执行请求。
3)VMThread作为GC工作线程执行垃圾回收动作。
4)VMThread发现垃圾回收动作执行后会唤醒暂停执行的Mutator,Mutator恢复执行。