具有大量引用字段（数组除外）的对象是否会破坏Hotspot JVM的GC堆遍历性能？

Posted 2021-04-06

想象一下，我定义了a class with dozens of reference fields（而不是使用Object[]之类的引用数组），并在应用程序中大量实例化这个类。

是否会影响Hotspot JVM中垃圾收集器的性能，当它遍历堆来计算可达对象时？或者，对于某些JVM的内部数据结构或类元数据，它可能导致显着的额外内存消耗？或者，它是否会以某种其他方式影响应用程序的效率？

那些特定于Hotspot中的每个垃圾收集器算法的方面，或者Hotspot的机制的那些部分是否被所有垃圾收集器共享和使用？

答案

让我重新解释一下这个问题。 “下面有A级或B级更好吗？”

class A {
  Target[] array;
}

class B {
  Target a, b, c, ..., z;
}

尽管存在通常的可维护性问题......从VM方面来看，鉴于对B类的解析引用，它需要一个取消引用才能到达Target字段。在A类中，它需要两个差异，因为我们还需要读取数组。

在两种情况下对象引用的处理略有不同：在类A中，VM知道存在连续的引用数组，因此它不需要知道任何其他内容。在B类中，VM必须知道哪些字段是引用（例如，因为可能存在非引用字段），这需要在类元数据中维护oop映射：

//  InstanceKlass embedded field layout (after declared fields):
...
//    [EMBEDDED nonstatic oop-map blocks] size in words = nonstatic_oop_map_size
//      The embedded nonstatic oop-map blocks are short pairs (offset, length)
//      indicating where oops are located in instances of this 

请注意，尽管存在足迹开销，但它不太可能非常重要，除非您有许多这种奇怪形状的类，但即使这样，成本也是每个类，而不是每个实例。

Oop-map是在类解析期间通过共享运行时代码构建的。遍历特定对象的“oop”-s的访问者查看那些oop-map以查找引用的偏移量，并且该代码也是共享运行时的一部分。因此，此开销与GC实现无关。

绩效考虑因素：

1. Oop-map是分块的：相邻参考字段的运行将形成一个连续的oop-map块，其访问方式与参考数组中的连续oop块非常相似。
2. GC（标记）性能取决于它必须遵循的引用数量，并且取消引用的内存延迟将是一阶效应。请注意，在A类中，我们必须遍历更多引用。
3. 如果请求的索引不是常量且在关键代码路径上不知道数组长度，则在A类情况下，空检查和数组边界检查可能很重要。相比之下，字段是静态绑定的，并且它们的偏移量始终是已知的。

因此，询问单独字段与数组的GC /运行时处理的差异可能没什么意义。照顾参考地点很可能会带来更大的收益。这会将规模提升到B类，并带来相关的可维护性开销 - 正如相当多的性能技巧所做的那样。