Hotspot算法实现存活对象判断和垃圾收集

枚举根节点

作为GC Roots 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，它们的数量庞大，逐个检查里面的引用，会消耗很多时间。其次，准确的可达性分析需要暂停用线程的执行。

目前的主流Java 虚拟机使用的都是准确式GC （准确式内存管理Exact Memory Management：虚拟机知道内存中某个位置的数据类型具体是什么），所以当执行系统停顿下米后， 并不需要一个不漏地检验所有执行上下文和全局的引用位置，虚拟机有办法直接得知哪些地方存放着对象引用。在HotSpot 的实现中， 使用一组称为OopMap 的数据结构来实现这个目的，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战和号寄存器中哪些位置是引用。GC 在扫描时就可以直接知道这些信息了。

安全点

为每条指令都生成OopMap，消耗大量空间，GC成本很高。HotSpot也没有这样做，只在特定位记录这些信息，这些位置被称为“安全点”，即程序执行时并非所有地方都可以停下来开始GC，只有在到达安全点时才能暂停。安全点的选择是以程序“是否具有让程序长时间执行的特征”了标准进行选定的。最明显的就是指令复用，如方法调用，循环跳转。

如何让所有线程（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。有两种方案抢先式中断（ Preemptive Suspension ）和主动式中断（ Voluntary Suspension ）

• 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，如果发现有钱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． 现在几乎没有虚拟机实现。

• 主动式中断：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。

安全区域

安全点解决了如何进入GC 的问题，问题还是存在，如果线程处于睡眠状态或者阻塞状态，此时线程无法响应JVM的中断请求，不能“走”到安全的地方去中断挂起。 JVM 也不可能等待线程重新被分配CPU 时间。这样就需要要安全区域（ Safe Region ）来解决。

安全区域：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，可以把安全区域看做是被扩展了的安全点。在线程执行到安全区域中的代码时，首先标识自己已经进入了安全区域，这段时间内JVM 发起GC，JVM不用管标识为安全区域状态的钱程了。线程离开安全区域时，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，线程就继续执行，否则就必须等待直到收到可以安全离开安全区域的信号。

【参见】【深入理解Java虚拟机（第二版）】【周志明】