6）HotSpot算法实现

枚举根结点

可达性算法是相当耗时的，以下两点说明

1. 从可达性分析中从GCRoots节点找引用链这个操作为例，可作为GCRoots的节点主要在全局性的引用（例如常量或类静态属性）与执行上下文（例如栈帧中的本地变量表）中，现在很多应用仅仅方法区就有数百兆，如果要逐个检查这里面的引用，那么必然会消耗很多时间。
2. 可达性分析对执行时间的敏感还体现在GC停顿上，因为这项分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行——这里“一致性”的意思是指在整个分析期间整个执行系统看起来就像被冻结在某个时间点上，不可以出现分析过程中对象引用关系还在不断变化的情况，该点不满足的话分析结果准确性就无法得到保证。这点是导致GC进行时必须停顿所有Java执行线程（Sun将这件事情称为"StopTheWorld"）的其中一个重要原因。

为了节省枚举根结点的时间，主流Java虚拟机使用的都是准确式GC，所以当执行系统停顿下来后，并不需要一个不漏地检查完所有执行上下文和全局的引用位置，虚拟机应当是有办法直接得知哪些地方存放着对象引用。
在HotSpot的实现中，是使用一组称为OopMap的数据结构来达到这个目的的，在类加载完成的时候，HotSpot就把对象内什么偏移量上是什么类型的数据计算出来，在JIT编译过程中，也会在特定的位置记录下栈和寄存器中哪些位置是引用。这样，GC在扫描时就可以直接得知这些信息了。

安全点

因为如果程序的每个指令都产生OopMap，这个开销是非常大的，所以约定在程序的某些地方产生OopMap，这些地方称为安全点（Safe Point），即程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在到达安全点时才能暂停
注意Safepoint的选定既不能太少以致于让GC等待时间太长，也不能过于频繁以致于过分增大运行时的负荷。
对于Safepoint，另一个需要考虑的问题是如何在GC发生时让所有线程（这里不包括执行JNI调用的线程）都“跑”到最近的安全点上再停顿下来。这里有两种方式供选择

• 抢先式中断（PreemptiveSuspension）
  抢先式中断不需要线程的执行代码主动去配合，在GC发生时，首先把所有线程全部中断，如果发现有线程中断的地方不在安全点上，就恢复线程，让它“跑”到安全点上。
• 主动式中断（VoluntarySuspension）
  主动式中断的思想是当GC需要中断线程的时候，不直接对线程操作，仅仅简单地设置一个标志，各个线程执行时主动去轮询这个标志，发现中断标志为真时就自己中断挂起。轮询标志的地方和安全点是重合的，另外再加上创建对象需要分配内存的地方。

安全区

使用安全点完美的解决了如何进入GC，安全点保证了在程序执行时，很快就能进入可以GC的安全点。但是程序没有执行（sleep 或者 blocking）的时候呢。对于这种情况，就需要安全区域（SafeRegion）^[1]来解决。

到此，简要地介绍了HotSpot虚拟机如何去发起内存回收的问题，但是虚拟机如何具体地进行内存回收动作仍然未涉及，因为内存回收如何进行是由虚拟机所采用的GC收集器决定的，而通常虚拟机中往往不止有一种GC收集器。

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1. 安全区域是指在一段代码片段之中，引用关系不会发生变化。在这个区域中的任意地方开始GC都是安全的。我们也可以把SafeRegion看做是被扩展了的Safepoint。在线程执行到SafeRegion中的代码时，首先标识自己已经进入了SafeRegion，那样，当在这段时间里JVM要发起GC时，就不用管标识自己为SafeRegion状态的线程了。在线程要离开SafeRegion时，它要检查系统是否已经完成了根节点枚举（或者是整个GC过程），如果完成了，那线程就继续执行，否则它就必须等待直到收到可以安全离开SafeRegion的信号为止。 ↩