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Memory allocation (& GC 処理) ： メモリの確保処理 (GC 処理) ： slow-path の処理 (4) GC 処理 ： G1CollectedHeap の場合 ： Major GC の処理

概要(Summary)

G1CollectedHeap の Major GC 処理は, VM_G1CollectForAllocation::doit() を呼び出すことで行われる (See: here for details).

実際の Major GC 処理は, VM_G1CollectForAllocation::doit() から呼び出される G1MarkSweep::invoke_at_safepoint() の中に実装されている. この G1MarkSweep::invoke_at_safepoint() の処理は, 大きく分けると4つのフェーズからなる.

  1. G1MarkSweep::mark_sweep_phase1() で, 全ての生きているオブジェクト(live object)にマークを付ける.
  2. G1MarkSweep::mark_sweep_phase2() で, 各 live object に対して, コンパクション後の新しいアドレスを計算する.
  3. G1MarkSweep::mark_sweep_phase3() で, 各 live object 内のポインタを新しいアドレスに修正する.
  4. G1MarkSweep::mark_sweep_phase4() で, 各 live object を新しいアドレスに移動させる.

なお, ほとんどの処理は G1MarkSweep クラスで実装されている.

備考(Notes)

(基本的に Serial Old とほぼ同じなので, Serial Old を知ってたら見なくていい気もする...) (See: here for details)

処理の流れ (概要)(Execution Flows : Summary)

-> VM_G1CollectForAllocation::doit()
   -> G1CollectedHeap::satisfy_failed_allocation()
      -> G1CollectedHeap::attempt_allocation_at_safepoint()
         -> G1CollectedHeap::humongous_obj_allocate()
            -> G1CollectedHeap::humongous_obj_allocate_find_first()
      -> G1CollectedHeap::expand_and_allocate()
         -> G1CollectedHeap::expand()
            -> VirtualSpace::expand_by()
      -> G1CollectedHeap::do_collection()
         -> G1MarkSweep::invoke_at_safepoint()
            -> (1) まず, 前準備をしておく
                   ->
                   -> ReferenceProcessor::setup_policy()
                   ->
                   -> G1MarkSweep::allocate_stacks()
                   -> BiasedLocking::preserve_marks()

               (1) Phase 1: 全ての生きているオブジェクト(live object)にマークを付ける.
                   -> G1MarkSweep::mark_sweep_phase1()
                      -> (1) strong root から辿り着けるオブジェクト全てに mark を付ける.
                             -> SharedHeap::process_strong_roots()
                                (なお使用するクロージャーは (Perm領域用/非Perm領域用のどちらも) MarkSweep::FollowRootClosure)
                                -> Universe::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> MarkSweep::follow_root()
                                            まだマークが付いていないオブジェクトであれば, 以下の処理を行う.
                                            -> MarkSweep::mark_object() でマークを付ける
                                            -> oopDesc::follow_contents()
                                               -> *Klass::oop_follow_contents() で再帰的にポインタを辿ってマークを付けていく.
                                                  (#TODO  クラス毎に少しずつ違うけど, 基本的には MarkSweep::mark_and_push() で辿るだけ??)
                                -> ReferenceProcessor::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> ReferenceProcessor::weak_oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> JNIHandles::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> Threads::possibly_parallel_oops_do() または Threads::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> ObjectSynchronizer::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> FlatProfiler::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> Management::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> JvmtiExport::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> SystemDictionary::oops_do() または SystemDictionary::always_strong_oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> StringTable::oops_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                                -> CodeCache::blobs_do() または CodeCache::scavenge_root_nmethods_do()
                                   -> (See: here for details)
                                      -> MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()
                                         -> (同上)
                         (1) 以上の処理で見つかった参照オブジェクトを処理する.
                             -> ReferenceProcessor::process_discovered_references()
                                (なお使用するクロージャーは,
                                MarkSweep::IsAliveClosure, MarkSweep::KeepAliveClosure, MarkSweep::FollowStackClosure.
                                AbstractRefProcTaskExecutor は使用しない (NULL を渡す))
                                -> (See: here for details)
                         (1) 最後に, #TODO
                             ->

               (1) Phase 2: 各 live object に対して, コンパクション後の新しいアドレスを計算する.
                   -> G1MarkSweep::mark_sweep_phase2()
                      -> G1CollectedHeap::heap_region_iterate() (<= 先頭の HeapRegion (= コンパクション先アドレス) を取得)
                         (なお使用するクロージャーは FindFirstRegionClosure)
                         -> HeapRegionSeq::iterate()
                            -> HeapRegionSeq::iterate_from()
                               -> FindFirstRegionClosure::doHeapRegion()
                      -> G1CollectedHeap::heap_region_iterate() (<= HeapRegion 内を処理)
                         (なお使用するクロージャーは G1PrepareCompactClosure)
                         -> (同上)
                            -> G1PrepareCompactClosure::doHeapRegion()
                               ->
                      -> G1PrepareCompactClosure::update_sets()
                         -> G1CollectedHeap::update_sets_after_freeing_regions()
                            -> 
                      -> Generation::prepare_for_compaction()    (<= Perm 領域内を処理)
                         ->

               (1) Phase 3: 各 live object 内のポインタを新しいアドレスに修正する.
                   -> G1MarkSweep::mark_sweep_phase3()
                      -> SharedHeap::process_strong_roots()
                         (なお使用するクロージャーは (Perm領域用/非Perm領域用のどちらも) MarkSweep::AdjustPointerClosure)
                         -> (同上)
                            -> MarkSweep::AdjustPointerClosure::do_oop()
                               -> (See: here for details)
                      -> ReferenceProcessor::weak_oops_do()
                         (なお使用するクロージャーは MarkSweep::AdjustPointerClosure)
                      -> G1CollectedHeap::g1_process_weak_roots()
                         (なお使用するクロージャーは MarkSweep::AdjustPointerClosure)
                         ->
                      -> MarkSweep::adjust_marks()
                      -> G1CollectedHeap::heap_region_iterate()   (<= HeapRegion の処理)
                         (なお使用するクロージャーは G1AdjustPointersClosure)
                         -> (同上)
                            -> G1AdjustPointersClosure::doHeapRegion()
                               -> * Humongous オブジェクトの先頭にあたる場合:
                                    -> oopDesc::adjust_pointers()
                                  * Humongous ではない場合:
                                    -> CompactibleSpace::adjust_pointers()
                                       -> (See: here for details)

                      -> CompactingPermGenGen::adjust_pointers()  (<= Perm 領域の処理)
                         -> (See: here for details)

               (1) Phase 4: 各 live object を新しいアドレスに移動させる.
                   -> G1MarkSweep::mark_sweep_phase4()
                      -> Generation::compact()                   (<= Perm 領域の処理)
                      -> G1CollectedHeap::heap_region_iterate()  (<= HeapRegion の処理)
                         (なお使用するクロージャーは G1SpaceCompactClosure)
                         -> (同上)
                            -> G1SpaceCompactClosure::doHeapRegion()
                               -> * Humongous オブジェクトの先頭にあたる場合:
                                    -> HeapRegion::reset_during_compaction()
                                    -> oopDesc::init_mark()
                                  * Humongous ではない場合:
                                    -> CompactibleSpace::compact()
                                       -> (See: here for details)

               (1) GC 処理の後片付けを行う
                   -> MarkSweep::restore_marks()
                   -> BiasedLocking::restore_marks()
                   -> GenMarkSweep::deallocate_stacks()
                   -> CardTableRS::invalidate()
                   -> Threads::gc_epilogue()
                   -> CodeCache::gc_epilogue()
                   -> JvmtiExport::gc_epilogue()

         ->
         -> G1CollectedHeap::increment_full_collections_completed()

処理の流れ (詳細)(Execution Flows : Details)

VM_G1CollectForAllocation::doit()

See: here for details

G1CollectedHeap::satisfy_failed_allocation()

See: here for details

G1CollectedHeap::attempt_allocation_at_safepoint()

See: here for details

G1CollectedHeap::humongous_obj_allocate()

(#Under Construction) See: here for details

G1CollectedHeap::humongous_obj_allocate_find_first()

(#Under Construction)

G1CollectedHeap::expand_and_allocate()

See: here for details

G1CollectedHeap::expand()

(#Under Construction) See: here for details

VirtualSpace::expand_by()

See: here for details

G1CollectedHeap::do_collection()

(#Under Construction) See: here for details

G1CollectedHeap::wait_while_free_regions_coming()

See: here for details

G1MarkSweep::invoke_at_safepoint()

(#Under Construction) See: here for details

G1MarkSweep::mark_sweep_phase1()

(#Under Construction) See: here for details

SharedHeap::process_strong_roots()

(#Under Construction) See: here for details

備考(Notes)

処理の概要は以下のコメント参照. 引数で渡された OopClosure (引数名は roots) の do_oop() を全ての root に対して適用する関数.

なお, Perm 内を指しているポインタに付いては, 引数の collecting_perm_gen が false であれば見ない. この場合, 代わりに Perm 内のオブジェクトは全て live として, 引数で渡された OopsInGenClosure (引数名は perm_blk) を Perm 内の全ての (Perm 外への) 参照に対して適用する.

また, 処理対称にする root 種別は引数で選択することができる (引数名は so). 選択できる root 種別には以下のものがある. * SO_None * SO_AllClasses * SO_SystemClasses * SO_Strings * SO_CodeCache

    ((cite: hotspot/src/share/vm/memory/sharedHeap.hpp))
      // Invoke the "do_oop" method the closure "roots" on all root locations.
      // If "collecting_perm_gen" is false, then roots that may only contain
      // references to permGen objects are not scanned; instead, in that case,
      // the "perm_blk" closure is applied to all outgoing refs in the
      // permanent generation.  The "so" argument determines which of roots
      // the closure is applied to:
      // "SO_None" does none;
      // "SO_AllClasses" applies the closure to all entries in the SystemDictionary;
      // "SO_SystemClasses" to all the "system" classes and loaders;
      // "SO_Strings" applies the closure to all entries in StringTable;
      // "SO_CodeCache" applies the closure to all elements of the CodeCache.

MarkSweep::FollowRootClosure::do_oop()

See: here for details

MarkSweep::follow_root()

See: here for details

MarkSweep::mark_object()

See: here for details

markOopDesc::must_be_preserved()

See: here for details

MarkSweep::preserve_mark()

See: here for details

oopDesc::follow_contents()

(#Under Construction) See: here for details

*Klass::oop_follow_contents()

(#Under Construction)

G1MarkSweep::mark_sweep_phase2()

See: here for details

G1CollectedHeap::heap_region_iterate()

See: here for details

HeapRegionSeq::iterate()

See: here for details

HeapRegionSeq::iterate_from(HeapRegion* r, HeapRegionClosure* blk)

See: here for details

FindFirstRegionClosure::doHeapRegion()

See: here for details

G1PrepareCompactClosure::doHeapRegion()

(#Under Construction) See: here for details

G1PrepareCompactClosure::update_sets()

See: here for details

G1CollectedHeap::update_sets_after_freeing_regions()

(#Under Construction) See: here for details

G1MarkSweep::mark_sweep_phase3()

(#Under Construction) See: here for details

G1CollectedHeap::g1_process_weak_roots()

(#Under Construction)

G1AdjustPointersClosure::doHeapRegion()

See: here for details

G1MarkSweep::mark_sweep_phase4()

See: here for details

G1SpaceCompactClosure::doHeapRegion()

See: here for details

G1CollectedHeap::increment_full_collections_completed()

See: here for details

This document is available under the GNU GENERAL PUBLIC LICENSE Version 2.