枚举GC Roots根节点

引言

　　判断对象是否被回收的算法有引用计数算法和可达性分析算法。其中可达性分析算法是根据GC Roots根节点作为起始点向下搜索引用链，找不到引用链则判定对象可回收。

　　可作为GC Roots根节点的对象主要是在全局性的引用（如常量、类静态属性）和执行上下文中（如栈帧中的本地变量表），现在的很多应用仅方法区就有数百兆，逐个检查里边的引用显然很耗费时间。

枚举GC Roots根节点

　　在HotSpot实现中，利用了空间换取时间，是使用一组OopMap的数据结构来完成的。类加载完成后，会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，在特定的位置（即安全点）使用OopMap记录下栈和寄存器哪些位置是引用，这样GC发生的时候就不用全部扫描了。

安全点

　　如果每条指令都生成OopMap那将需要大量的额外空间。此时在特定的位置即安全点使程序不是在所有的地方都停顿（Stop The World）下来开始GC，只有在到达安全点时才停顿开始GC。安全点的选定不能使GC等待时间过长也不能使GC频繁触发，如具有方法调用、循环跳转、异常跳转的指令才会有安全点。

　　另一个问题是GC发生时如何让所有的线程都跑到安全点附近停顿下来？两种方案：抢先式中断和主动式中断。

　　抢先式中断，GC发生时首先让所有的线程都停顿下来，然后让还没到安全点的线程恢复，跑到安全点。几乎没有虚拟机采用这种方式响应GC。

　　主动式中断，GC发生需要中断所有的线程时，不直接对线程操作而是设置一个中断标志，该标志和安全点位置重合，各线程执行时都会去轮询该中断标志，如果线程发现该标志为真时就自己中断挂起。

安全区域

　　程序运行时安全点可以完美的解决GC触发的问题，但是当程序不执行时即没有分配到CPU时间时，此时线程不能响应JVM的中断请求，JVM显然不可能等待线程分配到CPU时间跑到安全点时再开始GC。这是需要安全区域来解决问题。

　　安全区域是指一段代码段中引用关系不会发生变化，在该区域何时何地开始GC都是安全的。线程执行安全区域的代码块时会标识自己已经进入了安全区域，此时如果JVM发起GC线程不会再标志中断状态标识，线程离开安全区域时会检查GC枚举GC Roots根节点（或者是整个GC过程）是否已经完成，如果完成了就继续执行，没完成的话就等待GC完成回收任务收到可以离开的信号再离开安全区域。