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如何简单理解GC roots和 gc的标记过程。

如何简单理解GC roots和 gc的标记过程。

作者: 铁拳阿牛 | 来源:发表于2018-07-14 16:35 被阅读2373次

    看java 代码的时候,很多人都会看见用完一个树或者链表后 head = null;这样的代码。有人说为了加快gc,这里为你揭秘为什么这么写。
    代码一定要跑,别的不重要。
    代码一定要跑,别的不重要。
    代码一定要跑,别的不重要。

    • 首先来看看名词的含义,GC(Garbage Collection )

    • root 根,这个root是不是很熟悉,root用户,数据结构中树的顶级节点
      也叫 root。

    • roots 自然就是多个root了。

    • 从我们熟悉的root里有两个概念,一个是用户,一个是节点,

    • 在GC 里的含义和树里的含义差不多,开始或者顶级的节点。
      概念大概就这样,然后我们看看怎么去理解这个东西。

    • 不知道或者不熟悉的同学可以看这里 点这里了解树

    怎么遍历这棵树这里就不阐述了。这里的每个节点你可以理解成每个类里的属性。

    下面开始做理解gc roots

    这里摘抄R大的一些回答

    root大概有这些
    所有Java线程当前活跃的栈帧里指向GC堆里的对象的引用;换句话说,当前所有正在被调用的方法的引用类型的参数/局部变量/临时值。
    VM的一些静态数据结构里指向GC堆里的对象的引用,例如说HotSpot VM里的Universe里有很多这样的引用。
    JNI handles,包括global handles和local handles(看情况)
    所有当前被加载的Java类(看情况)
    Java类的引用类型静态变量(看情况)
    Java类的运行时常量池里的引用类型常量(String或Class类型)(看情况)
    String常量池(StringTable)里的引用
    所有Java线程当前活跃的栈帧,静态引用等指向GC堆里的对象的引用;换句话说,当前所有正在被调用的方法的引用类型的参数/局部变量/临时值。
    假设hashMap 在扩容的时候,正巧发生了gc,在标记阶段,要找出所有的root,这里的 oldTab 就是root,通过这个root,然后遍历他的所有属性,如果它里面的内容不为null 我们继续遍历内容里的对象字段是否为null,标记出所有不为null的节点。继续下图,子节点

    静态引用这样的代码也会成为root

    private static Object objoct;
    
    这里可以看到Node里还有Node,标记的时候就这这样,遍历每个属性的子属性,一直到遍历完,则这些被标记的为有引用的。gc标记的过程就是一棵树在遍历他所有的节点,这样应该很清楚了吧。最后没有被标记的就给清楚掉。
    /**
     * @author 铁拳阿牛
     * @createTime 2018/7/14 下午3:33
     **/
    public class Node {
    
        private Object object;
           //如果这个Node被引用他的属性又被引用,属性为对象且不为null,这样一直遍历下去,
         
        private Node node;
    }
    

    理论扯完了,接下来实践

    
    /**
     * @author 铁拳阿牛
     * @createTime 2018/7/14 下午3:46
     *
     * 请把以下参数设置到jvm里
     * -Xmx4000M -Xms4000M -Xmn1300M  -XX:+UseParNewGC  -XX:+UseConcMarkSweepGC  -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly  -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75 -XX:+PrintGCDetails
     **/
    public class Test {
    
        private static final int _1MB = 1024 * 1024;
    
        private static final int LENGTH = 40000000;
    
        public static void main(String[] args) {
            Node next = null;
            for(int i = 0; i <= LENGTH; i++){
                Node node = new Node(i,next);
                next = node;
            }
            //如果不设置为null这里将会又大批量的遍历,打开这里和不打开这里,gc时间完全不一样,现在你直到为什么要设置为null了吗?
    //        next = null;
            triggerGC();
        }
    
        /**
         * 不触发gc看不见效果
         * new 很多小对象。不然直接到 old区去了。
         */
        private static void triggerGC(){
    //        byte[] all = new byte[2000 * _1MB]; //这里为什么没又直接new 一个大对象?它可能直接就到old区去了。
            for(int i = 0 ; i < 500 ; i++){
                byte[] bytes = new byte[2 * _1MB];
            }
        }
    
        //POJO 不用看这里
        static class Node {
            
            private int valuel;
            
            private Node node;
            
            public Node(int valuel, Node node) {
                this.valuel = valuel;
                this.node = node;
            }
    
            public int getValuel() {
                return valuel;
            }
    
            public void setValuel(int valuel) {
                this.valuel = valuel;
            }
    
            public Node getNode() {
                return node;
            }
    
            public void setNode(Node node) {
                this.node = node;
            }
        }
    
    }
    

    第一次我们要把eden 的空间尽可能的占满将这两行代码注释掉,发现eden已经用了94% 很不错。

    //        next = null;
    //        triggerGC();
    ~~~~~~~~~~~~~~~~~
    Heap
     par new generation   total 1198080K, used 1001063K [0x00000006c6000000, 0x0000000717400000, 0x0000000717400000)
      eden space 1064960K,  94% used [0x00000006c6000000, 0x0000000703199e78, 0x0000000707000000)
      from space 133120K,   0% used [0x0000000707000000, 0x0000000707000000, 0x000000070f200000)
      to   space 133120K,   0% used [0x000000070f200000, 0x000000070f200000, 0x0000000717400000)
     concurrent mark-sweep generation total 2764800K, used 0K [0x0000000717400000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
     Metaspace       used 2674K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
      class space    used 288K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
    

    然后我们开始测试了,发现gc时间非常的短, [Times: user=0.04 sys=0.00, real=0.01 secs] ,gc基本没有占用我们的时间。

            next = null;
            triggerGC();
    ~~~~~~~~~~~~~~~~~
    [GC (Allocation Failure) [ParNew: 1063732K->399K(1198080K), 0.0101658 secs] 1063732K->399K(3962880K), 0.0102629 secs] [Times: user=0.04 sys=0.00, real=0.01 secs] 
    Heap
     par new generation   total 1198080K, used 933048K [0x00000006c6000000, 0x0000000717400000, 0x0000000717400000)
      eden space 1064960K,  87% used [0x00000006c6000000, 0x00000006feeca630, 0x0000000707000000)
      from space 133120K,   0% used [0x000000070f200000, 0x000000070f263d38, 0x0000000717400000)
      to   space 133120K,   0% used [0x0000000707000000, 0x0000000707000000, 0x000000070f200000)
     concurrent mark-sweep generation total 2764800K, used 0K [0x0000000717400000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
     Metaspace       used 2674K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
      class space    used 288K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
    
    

    然后我们对比测试,发现gc时间非常的短,[Times: user=145.85 sys=1.89, real=20.17 secs] ,额这个gc时间。。。

    //        next = null;
            triggerGC();
    ~~~~~~~~~~~~~~~~~
    [GC (Allocation Failure) [ParNew: 1063732K->133119K(1198080K), 20.1710025 secs] 1063732K->938404K(3962880K), 20.1710585 secs] [Times: user=145.85 sys=1.89, real=20.17 secs] 
    Heap
     par new generation   total 1198080K, used 1065769K [0x00000006c6000000, 0x0000000717400000, 0x0000000717400000)
      eden space 1064960K,  87% used [0x00000006c6000000, 0x00000006feeca630, 0x0000000707000000)
      from space 133120K,  99% used [0x000000070f200000, 0x00000007173ffff8, 0x0000000717400000)
      to   space 133120K,   0% used [0x0000000707000000, 0x0000000707000000, 0x000000070f200000)
     concurrent mark-sweep generation total 2764800K, used 805284K [0x0000000717400000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
     Metaspace       used 2676K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
      class space    used 288K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
    

    把这些对象标记后其他的都是要清除的,所以现在知道为什么要设置为null
    了吗?就是为了加快标记阶段。如果你有个超大的map或者list的时候这样
    做会有一点点帮助。(普通开发过程中基本没有必要考虑)

    明白java的源码里为什么会有这些操作了吗?

    如果觉得有帮助请关注阿牛的公众号

    欢迎关注,我是铁拳阿牛,一个在杭州工作一年的小彩笔。

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