Zusammenfassung

In diesem Kapitel wurde der aktuelle Stand der Technik zur Implementierung der Speicherverwaltung von Java-Maschinen dargestellt. Dabei wurden folgende Punkte herausgearbeitet:

• Kann der Garbage Collector eine Speicherkompaktierung zumindest auf den jüngsten Generation ausführen, so kann sehr effizienter Allokationscode eingesetzt werden, der gut vom Compiler inline plaziert werden kann. Zur Implementierung der Speicherverwaltung einer virtuellen Maschine, die aktuellen Performance-Anforderungen genügt, ist Kompaktierung also unerlässlich.
• Soll der Speicher kompaktiert werden, so muß der Algorithmus exakt sein, was zumindest für Sprachen ohne Markierung einen erheblichen Aufwand bedeutet - Java erschwert dies noch weiter durch Schwächen im Bytecode-Format. Dennoch muß dieser Aufwand im Sinne einer schnellen Allokation in Kauf genommen werden.
• Generationale Garbage Collection ist der de-facto Standard moderner virtueller Maschinen. Durch Konzentration auf junge Objekte gelingt es, nicht nur die Pausen zu verkürzen, sondern auch die insgesamt für Garbage Collection aufgewendete Zeit zu verkürzen.
• Um Zeiger von älteren auf jüngere Generationen zu protokollieren, sind mehrere effiziente Verfahren bekannt, die alle auf ,,Write Barriers`` basieren. Beide produzieren eine sehr kurze Codesequenz, die der Compiler inline plazieren kann.

Weiterhin wurde die enge Integration zwischen der Speicherverwaltung und den beiden anderen Hauptkomponenten dynamischer Compiler und Thread-System offenbar: Sowohl bei der Allokation als auch beim Protokollieren von Referenzen zwischen Generationen muß die Speicherverwaltung mit dem Compiler zusammenarbeiten. Bei der Allokation und bei der Einleitung der Garbage Collection ist eine Kooperation mit dem Thread-System vonnöten.

Abbildung 4.13: Die drei Hauptkomponenten aus Sicht der Speicherverwaltung

Zur Beschleunigung der auch bei generationaler Garbage Collection notwendigen Bereinigen des gesamten Speichers bieten sich inkrementelle Techniken an. Die Sun HotSpot Maschine [Sun Microsystems, 1999] implementiert als erste Java-VM den ,,Train``-Algorithmus - inzwischen folgen verschieden andere Implementierungen [Appeal, 2000,Intel, 2000], so daß sich auch hier ein Standard herauszubilden scheint.

Als weiterer Punkt wurde die Implementierung von Garbage Collection für Multiprozessorumgebungen untersucht. Klassische Algorithmen nutzen die Ressourcen hier nicht optimal aus, da sie sequentiell arbeiten und die Anwendung währenddessen ausschließen. Daher werden in diesem Bereich parallele Ansätze verfolgt, die die Arbeit des Garbage Collectors im Sinne einer Lastverteilung auf mehrere Prozessoren verteilt. Weiterhin existieren nebenläufige Verfahren, in denen der Garbage Collector nebenläufig mit der Anwendung ausgeführt wird. Diese Verfahren sind zwar schon lange bekannt, es existiern aber noch keine Implementierungen, die in ihrer Leistungsfähigkeit mit den gut erforschten Algorithmen der generationalen Garbage Collection vergleichbar wären.

Abschließend läßt sich festhalten, daß die meisten der in aktuellen Java-VMs verwendeten Techniken zur Implementierung der Speicherverwaltung gut erforscht sind. Lediglich im Bereich der Garbage Collection für Multiprozessorumgebungen sind in den nächsten 1-2 Jahren größere Fortschritte zu erwarten.