如何设计一款垃圾回收器?

问题:如果让你设计一个垃圾回收器,你会考虑哪些问题

分析:该问题主要考察对java中垃圾回收器的理解,要理解怎么回收;一款好的垃圾回收器有哪些衡量指标

如何设计一款垃圾回收器?-时光屋

回答要点:

主要从以下几点去考虑,

1、垃圾回收线程和用户线程的关系;

2、垃圾回收器的衡量指标;

3、基于垃圾回收算法有哪些垃圾回收器

上篇文章分享了垃圾回收的算法,有了垃圾回收的算法就要使用,垃圾回收器就是实现了垃圾回收算法。

要设计一款垃圾回收器,要考虑以下几个问题,

垃圾回收线程和用户线程的关系

这句话要怎么理解,一个java进程中有很多线程,可以分为用户线程和JVM自带的线程,其中用户线程就是我们写的程序运行的线程,是开发人员可以控制的;JVM自带的线程是java虚拟机自己的线程,用来处理系统的逻辑,就比如,一个操作系统分为系统进程和用户进程是一样的,一个JVM就可以看作是一个操作系统。要进行垃圾回收,在JVM中就要有GC线程,这个是JVM提供的。

了解了GC线程,那么GC线程和用户线程是什么关系?这个问题就是两个线程的关系,知道多线程的同学,都了解线程并发与并行

并发

所谓并发是指在同一时刻一个CPU上只执行一个线程,多个线程要交替执行(获得CPU的执行时间)。现在处理器都是多核的,从用户层面上来看是在同一个时刻多个线程在执行。

并行

所谓并行是指在同一时刻多个CPU上执行多条线程,多个线程并行执行,互不影响,不会因为未到CPU时间而等待;

在垃圾回收线程和用户线程上我们希望垃圾回收器可以在单核CPU下,是并发执行,在多核CPU下可并发且并行,充分利用多核的优势,提升性能;

一款好的垃圾回收器有哪些衡量指标

垃圾回收肯定要占有时间的,一款好的垃圾回收器要用户线程占有CPU的时间越长越好,最终目标是所有的CPU时间都在执行用户线程的逻辑,当然这个是不可能的;另外在进行垃圾回收的时候如果是并发的情况,那么肯定就有暂停时间,因为在单核CPU下并发是同一时刻只有一个线程在执行,那么垃圾回收线程在执行的话,程序相当于在暂停,所以暂停是一个很重要的指标;

吞吐量/率

吞吐量指的是用户线程执行的时间占JVM运行时间,公式如下

吞吐量=用户线程执行时间/(用户执行时间+GC时间),一款优秀的垃圾回收器,其吞吐量肯定是高的,也就是

停顿时间(延迟)

停顿时间指的是用户线程的停顿时间,在垃圾回收的过程中,要暂停用户线程的执行,这个暂停时间对响应要求不高的程序来说是可以接受的,如果是要求延迟低的程序,那么停顿时间就必须短。停顿时间短会带来另外一个问题,垃圾回收的频率问题。

垃圾回收的频率

垃圾回收的频率是每隔多久执行一次GC。

垃圾回收器主要关注吞吐量和停顿时间即可,要求高吞吐量必然要垃圾回收的频率降低,频率降低必然导致每次垃圾回收时间长,停顿时间便是长的;低吞吐量那么垃圾回收的频率肯定大,每次执行的时间会变短,也就是停顿时间会变短;吞吐量和停顿时间是一个反相关性的关系,

如何设计一款垃圾回收器?-时光屋

在执行频率不变的前提下,要想吞吐量变大,只能压缩停顿时间,也就是说吞吐量和停顿时间是反相关性。

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