即时编译器辅助内存管理优化.pdf

摘 要 摘 要 Java 语言是世界上使用最广泛的依赖于垃圾收集(Garbage Collector，GC)的 编程语言。GC 在堆上处理应用程序的对象分配请求并自动管理对象的回收。GC 具有对内存管理的可靠性以及对程序员的便利性等优点，但是它所产生的收集暂 停和CPU 损失使其成为了目前影响Java 虚拟机性能的重要因素之一。 本课题组展开了对GC 内存管理优化的研究并取得了一定的成果。课题组已 经提出一种即时编译器(Just-in-time Compiler ，JIT)辅助的垃圾收集技术，通过JIT 对应用程序展开对象生命期分析，计算堆中对象的生命期信息并插桩回收指令以 显式回收堆中已死亡的对象，并在 Java 虚拟机中实现了这些内存管理优化。然 而课题组的前期工作对 Java 库函数的分析相对保守，并且实现平台的垃圾收集 算法对堆空间的利用率还有待改善。本文致力于改进原有系统，重点提出一种针 对Java 库函数的精确分析模式，探讨完成以下工作： 1. 利用Java 库函数对内存状态的改变模式来指导Java 库函数的精确分析。 我们用指向逃逸图来形式化描述 Java 库函数对内存状态的改变情况，生成相应 改变模式库以精确分析Java 库函数。 2. 对应用程序中的循环内分配点进行优化，识别可外提的循环内分配点， 实施分配点外提变换。 3. 在紧致垃圾收集器上的实现了编译阶段的内存管理优化支持，并改进回 收空间的复用管理工作。 关键词：内存管理 Java 库 内存改变模型 紧致垃圾收集 I Abstract Abstract Java is the most widely used programming language, with Garbage Collector (GC) as its most important character. GC deals with objects memory allocation and automatically reclaims the memory space in heap. GC has the advantage such as reliability of memory management and convenience for programmers. However, the collection pause and the consequent overhead in CPU have become the bottleneck of the Java Virtual Machine’s performance. Our research group has been working on memory management and obtained certain achievements. We propose a new object lifetime analysis algorithm for just-in time GC to combine the live variable analysis and the points-to escape analysis, and reclaim the dead object in heap by insert some explicit free instruction. This work has already been implemented in Java virtual machine. However, the deficiency of the former work is that the analysis of Java library is not satisfactory and heap utilization of the implementation pla