ZGC如何通过着色指针和读屏障实现亚毫秒级停顿？并发整理阶段对象移动如何保证应用线程访问安全？

Question

ZGC如何通过着色指针和读屏障实现亚毫秒级停顿？并发整理阶段对象移动如何保证应用线程访问安全？

Answer 1

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ZGC停顿机制分析

ZGC（Z Garbage Collector）是一种低停顿、高吞吐的垃圾收集器，通过着色指针和读屏障实现亚毫秒级停顿。下面是ZGC停顿机制的分析：

1. 着色指针

ZGC使用着色指针（Colored Pointer）来标记对象是否被移动。每个对象都有一个额外的颜色位，用于标记对象是否被移动。对象被移动后，颜色位会被设置为新颜色。

2. 读屏障

ZGC使用读屏障（Read Barrier）来保护应用线程访问被移动的对象。读屏障会检查对象是否被移动，如果被移动，则会通过着色指针来确定对象的新位置。

3. 并发整理阶段对象移动

在并发整理阶段，ZGC会移动对象到新区域。为了保证应用线程访问安全，ZGC使用以下机制：

• 写屏障：在对象被移动前，会设置写屏障来保护应用线程访问被移动的对象。
• 读屏障：在对象被移动后，会设置读屏障来保护应用线程访问被移动的对象。
• 颜色位：对象被移动后，颜色位会被设置为新颜色，应用线程通过着色指针来确定对象的新位置。

4. 应用线程访问安全

通过上述机制，ZGC保证了应用线程访问安全，即使在并发整理阶段，对象被移动，应用线程也可以正常访问对象。

核心代码

// 着色指针
class Object {
    int color; // 颜色位
    // ...
}

// 读屏障
class ReadBarrier {
    void read(Object obj) {
        // 检查对象是否被移动
        if (obj.color != 0) {
            // 通过着色指针确定对象的新位置
            obj = findObject(obj.color);
        }
    }
}

// 写屏障
class WriteBarrier {
    void write(Object obj) {
        // 设置写屏障
        setWriteBarrier();
        // ...
    }
}

// 并发整理阶段对象移动
class ConcurrentMove {
    void moveObject(Object obj) {
        // 设置写屏障
        setWriteBarrier();
        // 移动对象
        obj = new Object();
        // 设置读屏障
        setReadBarrier();
    }
}

上述代码仅为示例，实际实现可能会有所不同。