DE69932874T2

DE69932874T2 - Verfahren und Computersystem zur dynamischen Generationsverwaltung von Rechnerspeicher

Info

Publication number: DE69932874T2
Application number: DE69932874T
Authority: DE
Inventors: Steffen Palo Alto Grarup; Lars Palo Alto Bak
Original assignee: Sun Microsystems Inc
Current assignee: Sun Microsystems Inc
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2019-02-27
Also published as: KR19990077655A; EP0940755B1; KR100567082B1; CN1236921A; DE69932874D1; US6308185B1; JP2000047931A; CN100343821C; EP0940755A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Verwaltung eines dynamisch zugeteilten Speichers in einem Computersystem. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Nachverfolgen von Referenzen zwischen separaten Abschnitten eines mit einem Computersystem verknüpften Speichers, so dass eine automatische Speicherungsrückforderung lokal durchgeführt werden kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Menge eines mit einem Computersystem verknüpften Speichers ist typischerweise begrenzt. Als solcher muss Speicher im Allgemeinen erhalten und wiederverwertet werden. Viele Computerprogrammiersprachen ermöglichen es Softwareentwicklern, Speicher dynamisch innerhalb eines Computersystems zuzuteilen. Manche Programmiersprachen erfordern eine explizite manuelle Freigabe bzw. Deallokation zuvor zugeteilten Speichers, was kompliziert und fehleranfällig sein kann. Sprachen, die eine explizite manuelle Speicherverwaltung erfordern, umfassen die C- und C++-Programmiersprachen. Andere Programmiersprachen nutzen eine automatische Speicherungsrückforderung zum Rückfordern von Speicher, der nicht länger erforderlich ist zum Sicherstellen des ordnungsgemäßen Betriebs von Computerprogrammen, die Speicher von dem Rückforderungssystem zuteilen. Solche automatischen Speicherrückforderungssysteme fordern Speicher ohne explizite Anweisungen oder Aufrufe von Computerprogrammen zurück, die zuvor den Speicher nutzten.
In objektorientierten oder objektbasierten Systemen wird auf die typische Einheit einer Speicherzuteilung üblicherweise als ein Objekt oder ein Speicherobjekt verwiesen, wie es der Fachmann richtig einschätzen wird. Auf Objekte, die in Verwendung sind, wird im Allgemeinen als „lebende" Objekte verwiesen, wohingegen auf Objekte, die nicht länger benötigt werden zum korrekten Ausführen von Computerprogrammen typischerweise als „Abfall"-Objekte bzw. „wertlose" Datenobjekte verwiesen wird. Die Handlung eines Rückforderns von Abfallobjekten wird im Allgemeinen als eine Speicherbereinigung bezeichnet, während ein automatisches Speicherungsrückforderungssystem häufig als ein Speicherbereiniger bezeichnet wird. Computerprogramme, die automatische Speicherrückforderungssysteme verwenden, sind aufgrund der Tatsache, dass solche Computerprogramme lebende Speicherobjekte während einer Ausführung ändern können, als Mutatoren bekannt. Computerprogramme, die in Sprachen wie beispielsweise der Java^TM-Programmiersprache (entwickelt von Sun Microsystems, Inc. von Palo Alto, Kalifornien) und der Smalltalk-Programmiersprache geschrieben sind, verwenden eine Speicherbereinigung zum automatischen Speicherverwalten.
Objekte enthalten typischerweise Referenzen auf andere Objekte. Als solches wird ein Bereich eines Computerspeichers, der durch einen Speicherbereiniger verwaltet wird, im Allgemeinen eine Menge von Objekten enthalten, die einander referenzieren. 1 ist eine diagrammartige Darstellung eines Bereiches eines Computerspeichers, der Objekte enthält. Ein verwalteter Bereich eines Speichers 10, der typischerweise ein mit einem Computersystem verknüpfter Heap bzw. Stapel ist, enthält Objekte 20. Im Allgemeinen kann ein Objekt 20 durch andere Objekte 20 referenziert werden. Beispielsweise hat Objekt 20a einen Zeiger 24a auf Objekt 20b. Objekt 20c hat auch einen Zeiger 24b auf Objekt 20b. Als solches wird Objekt 20b durch beide Objekte 20a und 20c referenziert.
Eine Zahl von außen verweist bzw. referenziert in den Speicher 10. Wie gezeigt, enthält eine feste Wurzel 30, die extern zum Speicher 10 ist, Zeiger 34 auf Objekte, zum Beispiel Objekte 20a und 20c, die sich in Speicher 10 befinden. Alle Objekte, wie zum Beispiel Objekte 20a–d, die durch Folgen der Referenzen von der festen Wurzel 30 erreichbar sein können, werden als lebende Objekte betrachtet. Alternativ wird Objekt 20e, welches nicht durch Folgen der Referenzen von der festen Wurzel 30 erreichbar ist, als ein Abfallobjekt charakterisiert.
Speicherbereiniger werden typischerweise implementiert zum Identifizieren von Abfallobjekten, so wie Objekt 20e. Im Allgemeinen können Speicherbereiniger mit Verwenden einer Anzahl unterschiedlicher Algorithmen arbeiten. Konventionelle Speicherbereinigungsalgorithmen enthalten Referenzzählsammler, Markierungssäuberungssammler und Kopiersammler. Wie der Fachmann richtig erkennen wird, müssen während einer Speicherbereinigung, wenn Objekte 20 bewegt werden, Referenzen auf Objekte 20 demgemäß eingestellt werden.
Es ist oft günstig, einen verwalteten Speicherbereich in kleinere Abschnitte aufzuteilen, um zu ermöglichen, dass eine Speicherbereinigung lokal in einem Bereich zu einer Zeit durchgeführt wird. Ein Speicherpartitionierungsschema ist die Generationsspeicherbereinigung, in welcher Objekte basierend auf ihren Lebenszeiten, wie von der Zeit gemessen, als die Objekte erschaffen wurden, getrennt werden. Es ist beobachtet worden, dass „jüngere" Objekte wahrscheinlicher Abfall werden als „ältere" Objekte. Als solches kann eine Generationsspeicherbereinigung verwendet werden zum Erhöhen der Gesamteffizienz einer Speicherrückforderung.
2 ist eine diagrammartige Darstellung einer Schnittstelle zwischen einer Wurzel und einem Speicher, der in eine neue Generation und eine alte Generation partitioniert ist. Ein Speicher 110, der typischerweise ein mit einem Computersystem verknüpfter Heap bzw. Stapel ist, enthält eine neue Generation 110a und eine alte Generation 110b. Eine feste Wurzel 114 oder ein globales Objekt, das Objekte in einer oder beiden der neuen Generation 110a und der alten Generation 110b referenziert, enthält Zeiger 116 auf Objekte 120 in der neuen Generation 110a, wie gezeigt. Wurzel 114 kann sich auf einem Stack bzw. Stapelspeicher befinden, wie es vom Fachmann richtig eingeschätzt werden wird.
Manche Objekte 120 innerhalb der neuen Generation 110a, wie zum Beispiel Objekt 120a, können als Wurzeln betrachtet werden, da Objekt 120 als lebend angenommen wird und einen Zeiger 122 auf ein anderes Objekt 120d enthält. Wenn ein Objekt für eine neue Generation 126 lebendig ist und auf ein Objekt für eine alte Generation 128 zeigt, „sammelt" eine in der alten Generation 110b durchgeführte Speicherbereinigung im Allgemeinen nicht Objekt 128. Wenn jedoch das Objekt für eine neue Generation 126 tot ist, wird eine in der neuen Generation 110a durchgeführte Speicherbereinigung darin resultieren, dass das Objekt für eine alte Generation 128 unerreichbar wird, da auf das Objekt für eine alte Generation 128 nicht durch irgendein anders Objekt gezeigt werden wird. Wenn das Objekt für eine alte Generation 128 unerreichbar ist, dann wird die in der alten Generation 110b durchgeführte Speicherbereinigung in der Sammlung des Objekts für eine alte Generation 128 resultieren. Es sollte erkannt werden, dass Zeiger 130, der zwischen Objekt für eine neue Generation 126 und Objekt für eine alte Generation 128 zeigt, als ein Zwischengenerationszeiger betrachtet wird, da Zeiger 130 sowohl die neue Generation 110a als auch die alte Generation 110b überspannt. Wenn Zeiger 130 vom Objekt für eine neue Generation 126 auf Objekt für eine alte Generation 128 zeigt, wird Objekt für eine alte Generation 128 als Dauerabfall betrachtet, da Objekt für eine alte Generation 128 nicht mit Verwenden einer Speicherbereinigung für eine neue Generation gesammelt werden kann.
Ein anders Speicherpartitionierungsschema schließt ein Trennen des Speichers in kleinere Bereiche ein, um die Zeitmenge zu reduzieren, die für eine durchzuführende einzelne Speicherbereinigung erforderlich ist. Durch eine Speicherbereinigung verursachte Pausen führen häufig zu einem Stören eines verknüpften Mutators und sind deshalb unerwünscht. In manchen Systemen kann der Speicherbereiniger fähig sein zum Bereitstellen einer garantierten kleinen maximalen Pausendauer. Solche verknüpften Speicherbereiniger sind als Echtzeit-Speicherbereiniger bekannt. In anderen Systemen kann der Speicherbereiniger versuchen, Pausenzeiten klein zu halten, aber er kann in manchen Situationen versagen, dieses zu tun. Speicherbereiniger, die versuchen Pausenzeiten klein zu halten, sind als nicht-störende oder inkrementelle Speicherbereiniger bekannt.
Um auf einem individuellen Speichergebiet zu arbeiten, muss ein Speicherbereiniger Kenntnis über sämtliche Referenzen in diesem Bereich haben. Referenzen in einen Bereich werden als Wurzeln für diesen Bereich bezeichnet. Es sollte erkannt werden, dass Wurzeln sowohl externe Referenzen, zum Beispiel feste Wurzeln, als auch Referenzen von anderen Bereichen eines Computerspeichers enthalten können. Demgemäß stellen Speicherbereiniger im Allgemeinen Mechanismen zum Finden und Nachverfolgen von Wurzeln oder Referenzen bereit.
Ein Verfahren zum Lokalisieren von Referenzen in einem Speicherbereich schließt ein Absuchen durch alle Objekte im Speicher ein. Für die meisten Systeme ist ein Absuchen durch alle Objekte im Speicher unerschwinglich zeitverbrauchend. Als solches ist häufig ein kunstreicheres Nachverfolgungsschema erforderlich.
Immer wenn ein Mutator eine Referenz in ein Objekt speichert, kann ein zusätzliches Verarbeiten implementiert sein, um Referenzen für Speicherbereinigungszwecke nachzuverfolgen. Dieses zusätzliche Verarbeiten ist als eine Schreibschranke oder eine Speicherungsprüfung bekannt. Damit die Effizienz des Mutators auf einer annehmbaren Ebene gehalten werden kann, müssen die mit der Schreibschranke verknüpften Kosten so gering wie möglich gehalten werden.
Ein Weg zum Nachverfolgen von Referenzen in einen Speicherbereich schließt ein Aufrechterhalten einer Menge ein, welche sämtliche Wurzeln für diesen Bereich hält. Solch eine Menge ist im Allgemeinen bekannt als eine Gedächtnismenge für den Bereich. Die verknüpfte Schreibschranke wird erfassen, wenn eine Referenz in einen Bereich gespeichert wird. Demgemäß wird die Schreibschranke den Ort der Referenz in die mit dem Bereich verknüpfte Gedächtnismenge einfügen.
3 ist eine diagrammartige Darstellung von Zeigern zwischen Objekten in einer neuen Generation und Objekten in einer alten Generation, die mit Verwenden einer Gedächtnismenge nachverfolgt werden. Ein Speicher 302 ist in eine neue Generation 302a und eine alte Generation 302b aufgeteilt. Eine Gedächtnismenge 304 wird verwendet zum Nachverfolgen von Zeigern 314, die von Objekten für eine alte Generation 310 auf Objekte eine neue Generation 312 zeigen. Die Adresse vom Objekt für eine alte Generation 310a wird in Gedächtnismenge 304 gespeichert, da Objekt für eine alte Generation 310a Zeiger 314a auf Objekt für eine neue Generation 312b enthält. Ähnlich wird die Adresse vom Objekt für eine alte Generation 310b, das Zeiger 314b und 314c auf Objekte für eine neue Generation 312b bzw. 312a enthält, ebenso in Gedächtnismenge 304 gespeichert.
Eine Lokalisierung von Wurzeln zur Speicherbereinigung ist unkompliziert, wenn eine Gedächtnismenge verwendet wird, da die Gedächtnismenge sämtliche Wurzeln enthalten wird. Jedoch ist die Verwendung einer Schreibschranke oft teuer, da Zusatzspeicher erforderlich sein kann. Wenn ein neuer Ort in eine Gedächtnismenge eingefügt werden soll, ist es auch möglich, dass der bestimmte Ort bereits in der Gedächtnismenge vorliegen kann. Ein Überprüfen der Gedächtnismenge auf Duplikatorte vor einem Einfügen eines Ortes ist teuer. Andererseits kann ein Eliminieren einer Prüfung auf Duplikatorte bewirken, dass die Gedächtnismenge unnötig groß anwächst. Der Fachmann wird richtig einschätzen, dass es im Allgemeinen keine obere Grenze für die Anzahl von Duplikaten gibt, die eine Gedächtnismenge halten kann. Wenn eine Referenz auf einen Ort gespeichert werden soll, enthält der Ort oft bereits eine vorherige Referenz. Als ein Ergebnis wird Gedächtnismengeneintrag, der mit dem Ort vor einer Speicheroperation verknüpft ist, im Allgemeinen, der Speicheroperation folgend, ungültig werden. Ein Entfernen eines alten Eintrags kann sich als eine kostenträchtige Operation in manchen Situationen erweisen, wohingegen es in der Belegung von Überschussspeicher durch eine Gedächtnismenge resultieren kann, den alten Eintrag am Platz zu lassen.
Ein anderes Schema, das häufig zum Nachverfolgen von Referenzen in einen Speicherbereich verwendet wird, ist als Kartenmarkieren bekannt. Im Allgemeinen schließt Kartenmarkieren konzeptuell ein Aufteilen eines Speichers in relativ kleine Teile ein, die Karten genannt werden. Ein Speicherbereiniger wird dann einen Array von Bits mit einem Eintrag pro Karte zuteilen. Wenn eine Referenz gespeichert wird, wird die Schreibschranke den entsprechenden Karten-Array-Eintrag berechnen und das verknüpfte Bit setzen. Dieser Prozess ist als ein „Beschmutzen" (Dirtying) der Karte bekannt. Es sollte erkannt werden, dass aus Effizienzgründen häufig ein Byte- oder Word-Array anstelle eines Bit-Arrays verwendet werden.
Ein Vorteil des Verwendens des Kartenmarkierens ist, dass die Schreibschranke relativ billig ist. Ein anderer Vorteil des Verwendens des Kartenmarkierens ist, dass die für den Karten-Array erforderliche Speichermenge unveränderlich ist. Jedoch ist das zum Lokalisieren von Wurzeln zur Speicherbereinigungszeit erforderliche Verarbeiten häufig signifikant, es wird zum Beispiel mehr Verarbeitung gefordert, als es für ein System gefordert würde, welches eine Gedächtnismenge nutzt. Der Speicherbereiniger weiß nur ungefähr, wo Referenzspeicher aufgetreten sind. Das heißt, der Speicherbereiniger weiß nur, wo der Kartenmarkierungs-Array beschmutzte Einträge hat. Sobald ein beschmutzter Eintrag identifiziert ist, müssen die entsprechenden Karten nach Wurzeln abgesucht werden. Obwohl ein Absuchen einer Karte nach Wurzeln im Allgemeinen viel billiger ist als ein Absuchen eines gesamten Speichers, ist ein Absuchen der Karte immer noch häufig kostenträchtig. Es wird vom Fachmann verstanden werden, dass, wenn ein Speicherbereiniger eine Wurzel lokalisiert, der entsprechende Karten-Array-Eintrag beschmutzt gehalten werden muss, damit die Wurzel beim nächsten Aufrufen der Speicherbereinigung lokalisiert werden kann.
Ein kombiniertes Schema kann Gedächtnismengen und Kartenmarkieren verwenden. Eine Schreibschranke wird ein Kartenmarkieren wie oben beschrieben durchführen. Jedoch wird, zur Speicherbereinigungszeit, der Speicherbereiniger Gedächtnismengen für jede Karte konstruieren. Wenn die Speicherbereinigung vollendet ist, kann der Kartenmarkierungs-Array dann gelöscht bzw. gesäubert werden. Ein Verwenden eines Schemas für eine kombinierte Gedächtnismenge und ein Kartenmarkieren reduziert die für nachfolgende Speicherbereinigungen erforderliche Absuchmenge, wodurch die Gesamteffizienz von Speicherbereinigungsprozessen erhöht wird. Deshalb sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum effizienten Implementieren eines Schemas für eine Kombination einer Gedächtnismenge und eines Kartenmarkierens wünschenswert.
In der Veröffentlichung „Remembered sets can also play cards" – Position Paper for Oopsla '93 Workshop On Memory Management and Garbage Collection (Washington, D. C., Oktober 1992) XP002105705, wird ein System für eine Kombination einer Gedächtnismenge und eines Kartenmarkierens zur Speicherbereinigung beschrieben, das dem oben erwähnten ähnlich ist. In diesem Hybridsystem wird Kartenmarkieren verwendet zum Nachverfolgen von Zeigerbeständen, und Gedächtnismengen werden verwendet zum Zusammenfassen der interessanten Zeiger zur Speicherbereinigung.
In der Veröffentlichung „Incremental Mature Garbage Collection Using the Train Algorithm" – Proceedings of ECOOP '95, 9^th European Conference on Object-Oriented Programming, Lecture Notes In Computer Science, Vol. 952, Seiten 235–252, Springer Verlag, 1995, ISBN 3-540-60160-0, 26. März 1995, XP002105706, ist eine Implementierung des Train-Algorithmus beschrieben, einem inkrementellen Sammlungsschema zur nicht-störenden Rückforderung reifen Abfalls in einem generationsbasierten Speicherverwaltungssystem. Ein Raum für ein reifes Objekt wird in eine Anzahl von Blöcken fester Größe aufgeteilt, und ein Block wird bei jedem Aufruf gesammelt bzw. gereinigt. Eine Gedächtnismengen-basierte Implementierung wird beschrieben. Referenzen von alten auf junge Objekte werden in einer Hash-Tabellen-basierten Gedächtnismenge für jedes Car aufgezeichnet und mit Verwenden einer Schreibschranke zum Untersuchen von Zeigerzuweisungen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Computer-implementiertes Verfahren zum dynamischen Verwalten eines mit einem Computersystem verknüpften Speichers bereitgestellt, wobei der Speicher einen ersten Speicherabschnitt und einen zweiten Speicherabschnitt enthält, der in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt ist, wobei die Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt jeweils eine verknüpfte Markierung haben, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen einer ersten Speicherbereinigung in dem ersten Speicherabschnitt; Durchführen einer zweiten Speicherbereinigung in einem ausgewählten der Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt; Durchführen einer dritten Speicherbereinigung in dem ausgewählten Block in dem zweiten Speicherabschnitt, wobei die dritte Speicherbereinigung ein Bestimmen enthält, ob der ausgewählte Block ein erstes Objekt enthält, das ein zweites Objekt referenziert, das nicht in dem ausgewählten Block enthalten ist, basierend auf wenigstens teilweise einem Status, der durch die mit dem ausgewählten Block verknüpfte Markierung angegeben ist, wobei der Status eine Angabe enthält, ob die Referenz auf das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde; und wenn die Markierung angibt, dass die Referenz auf das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde, Zuteilen eines neuen mit der Markierung verknüpften Wurzel-Arrays, wobei die Markierung einen Zeiger auf den neuen Wurzel-Array bereitstellt, und wobei der neue Wurzel-Array die Adresse des Zeigers auf das zweite Objekt hält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computersystem bereitgestellt mit: einer Datenverarbeitungsvorrichtung; und einem Speicher in Verbindung mit der Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei der Speicher einen ersten Speicherabschnitt und einen zweiten Speicherabschnitt enthält, der in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt ist, wobei die Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt jeweils eine verknüpfte Markierung haben, wobei der Speicher einen Computerprogramm-Code umfasst, der ausgebildet ist zum: Durchführen einer ersten Speicherbereinigung in dem ersten Speicherabschnitt; Durchführen einer zweiten Speicherbereinigung in einem ausgewählten der Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt; Durchführen einer dritten Speicherbereinigung in dem ausgewählten Block in dem zweiten Speicherabschnitt, wobei die dritte Speicherbereinigung ein Bestimmen enthält, ob der ausgewählte Block ein erstes Objekt enthält, das ein zweites Objekt referenziert, das nicht in dem ausgewählten Block enthalten ist, basierend auf wenigstens teilweise einem Status, der durch die mit dem ausgewählten Block verknüpfte Markierung angegeben ist, wobei der Status eine Angabe enthält, ob die Referenz auf das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde; und Zuteilen eines neuen mit der Markierung verknüpften Wurzel-Arrays, wenn die Markierung angibt, dass das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde, wobei die Markierung einen Zeiger auf den neuen Wurzel-Array bereitstellt, und wobei der neue Wurzel-Array die Adresse des Zeigers auf das zweite Objekt hält.
Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung werden ein Computerprogramm-Code, der zum Bereitstellen der vorhergehenden Aspekte der Erfindung ausführbar ist, und ein Computerprogramm-Produkt mit einem Computer-lesbaren Medium, das solch einen Computerprogramm-Code trägt, bereitgestellt.
Dies und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und dem Studieren der vielfältigen Figuren der Zeichnungen ersichtlich werden.
Die Erfindung, zusammen mit weiteren Vorteilen davon, kann am besten mit Verweis auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
1 ist diagrammartige Darstellung eines Bereiches eines Computerspeichers, der Objekte gemäß dem Stand der Technik enthält.
2 ist eine diagrammartige Darstellung einer Schnittstelle zwischen einer Wurzel und einem Speicher, der eine neue Generation und eine alte Generation gemäß dem Stand der Technik enthält.
3 ist eine diagrammartige Darstellung eines Speichers, der mit einer Gedächtnismenge gemäß dem Stand der Technik verknüpft ist.
4a ist eine diagrammartige Darstellung eines Speichers für eine alte Generation, der in Trains gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung segmentiert ist.
4b ist eine diagrammartige Darstellung eines Arrays von Kartenmarkierungen und eines verknüpften Pools von Wurzel-Arrays gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Prozessflussdiagramm, das die mit einem Ausführen eines Computerprogramms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verknüpften Schritte veranschaulicht.
6 ist ein Prozessflussdiagramm, das einen Prozess veranschaulicht zum Durchführen einer Speicherbereinigung, d.h. Schritt 510 von 5, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7a ist Prozessflussdiagramm, das die Schritte veranschaulicht, die mit einer Speicherbereinigung in einem Speicher für eine neue Generation verknüpft sind, d.h. Schritt 604 von 6, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7b ist ein Prozessflussdiagramm, das die Schritte veranschaulicht, die mit Folgen einer einzelnen Wurzel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verknüpft sind.
7c–7e sind Prozessflussdiagramme, die die Schritte veranschaulichen, die mit einem Aktualisieren einer Kartenmarkierung verknüpft sind, d.h. Schritt 728 von 7b, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8a und 8b sind Prozessflussdiagramme, die die Schritte veranschaulichen, die mit einem Durchführen einer Speicherbereinigung für eine alte Generation verknüpft sind, d.h. Schritt 608 von 6, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine diagrammartige Darstellung eines zum Implementieren der vorliegenden Erfindung geeigneten Computersystems.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Speicherbereinigung wird verwendet zum dynamischen Zuteilen eines Computerspeichers zum Gebrauch durch ein Computerprogramm. Im Allgemeinen verursacht eine Speicherbereinigung Pausen bei der Ausführung des Programms. Eine Vorrichtung zum Reduzieren der mit einer Speicherbereinigung verknüpften Pausenzeiten nutzt ein Teilen des Speichers in eine Vielzahl von Generationen. Mittels eines Beispiels, kann der Speicher, in einer Zweigenerations-Speicherstruktur, in eine neue Generation aufgeteilt werden, welche neu zugeteilte Objekte enthält, und eine alte Generation, welche ältere Objekte enthält. Es sollte erkannt werden, dass neu zugeteilte Objekte dazu tendieren, schneller als ältere Objekte zu sterben. Als solches kann eine Speicherbereinigung häufiger in der neuen Generation als in der alten Generation durchgeführt werden. Typischerweise ist die neue Generation relativ klein im Vergleich zu der Gesamtgröße des Speichers. Demgemäß kann eine Speicherbereinigung innerhalb der neuen Generation typischerweise durchgeführt werden, ohne wesentliche Unterbrechungen während der Ausführung eines Programmes zu verursachen.
Während eine Speicherbereinigung in der neuen Generation nicht in signifikanten Pausenzeiten resultieren kann, kann eine Speicherbereinigung in der alten Generation signifikante Pausen während der Ausführung eines Programmes verursachen, da die alte Generation typischerweise größer als die neue Generation ist. Wenn Zwischengenerationszeiger von Objekten in der alten Generation auf Objekte in der neuen Generation existieren, werden dann die Zwischengenerationszeiger häufig verfolgt bzw. getrackt während ein Programm ausgeführt wird. Die Zwischengenerationszeiger werden häufig verfolgt, da Objekte in der alten Generation, die mit solchen Zeigern verknüpft sind, als Wurzeln der neuen Generation betrachtet werden. Das Verfolgen der Zeiger, oder Referenzen, von Objekten in der alten Generation auf Objekte in der neuen Generation ist häufig kompliziert und verbraucht deshalb Zeit.
Durch Aufteilen eines Speichers für eine alte Generation in kleinere Bereiche, oder Blöcke, können mit einer Speicherbereinigung für eine alte Generation verknüpfte Pausenzeiten reduziert werden. Eine Speicherbereinigung für eine alte Generation kann in einem spezifischen Block eines Speichers für eine alte Generation jedes Mal durchgeführt werden, wenn eine Speicherbereinigung für eine alte Generation durchgeführt wird. Durch Begrenzen der Blöcke, in denen eine Speicherbereinigung für eine alte Generation durchgeführt wird, und durch Speicherbereinigen in unterschiedlichen Blöcken, jedes Mal wenn eine Speicherbereinigung für eine alte Generation durchgeführt wird, kann die Effizienz der Speicherbereinigung für eine alte Generation gesteigert werden.
Wie zuvor erwähnt, wird Speicher für eine alte Generation in Blöcke aufgeteilt, um eine Speicherbereinigung für eine alte Generation zu erleichtern. Jedes Mal wenn eine Speicherbereinigung für eine alte Generation durchgeführt wird, wird die Speicherbereinigung für eine alte Generation auf irgendeinem geeigneten Block durchgeführt. Das heißt, die Speicherbereinigung für eine alte Generation kann inkrementell durchgeführt werden. In einer Ausführungsform kann die Speicherbereinigung auf dem ältesten Block durchgeführt werden, in dem eine Speicherbereinigung nicht durchgeführt worden ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Speicherbereinigung auf dem Block durchgeführt werden, in dem eine Speicherbereinigung zuletzt durchgeführt worden ist.
Mit Verweis auf 4a wird die Aufteilung von Speicher in Blöcke innerhalb einer alten Generation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Eine alte Generation 404 enthält Blöcke 408 eines Speichers. Die Speicherblöcke werden typischerweise auf einer Bedarfsbasis zugeteilt. Das heißt, die zusätzlichen Blöcke werden zugeteilt, wenn im Wesentlichen sämtliche existierende Blöcke 408 voll sind. Blöcke 408, die mit einem bestimmten Programm verknüpfte Objekte enthalten, werden häufig als „Cars" bezeichnet. Blöcke oder Cars 408 sind in verbundenen Mengen bzw. Verbundmengen angeordnet, die als „Trains" 412 bekannt sind. Zum Beispiel enthält Train 412a Cars 408a, 408b, wohingegen Train 412b Cars 408c, 408d, 408e enthält, und Train 412c enthält Cars 408f und 408g.
Cars 408 innerhalb von Trains 412 sind im Allgemeinen basierend darauf geordnet, wann ein bestimmtes Car 408 zu einem bestimmten Train 412 hinzugefügt wurde. Wenn zum Beispiel innerhalb von Train 412a Car 408b zu Train 412a nach Car 408a hinzugefügt wird, wird Car 408a als ein niedrigeres Car in demselben Train wie Car 408b betrachtet. Ähnlich sind Trains 412 im Allgemeinen auch basierend darauf geordnet, wann ein bestimmter Train 412 erschaffen wird. Wenn Train 412b zum Speicher 404 nach Train 412c hinzugefügt wird, wie gezeigt, ist dann Train 412 ein niedrigerer Train mit Bezug zu Train 412b und deshalb Cars 408c, 408d, 408e innerhalb Train 412b.
Ein Algorithmus, der Trains 412 zum Durchführen einer Speicherbereinigung innerhalb einer alten Generation 404 verwendet, sammelt typischerweise eine Mengenanzahl von Cars 408 zu einer Zeit. In der beschriebenen Ausführungsform wird nur ein einzelnes Car 408 während jeder Speicherbereinigung für eine alte Generation gesammelt, obwohl es erkannt werden sollte, dass irgendeine Anzahl von Cars während jeder Speicherbereinigung für eine alte Generation gesammelt werden kann. Durch Sammeln eines Car 408 zu einer Zeit ist die Gesamtlänge einer Speicherbereinigung für eine alte Generation, und deshalb die mit einer Speicherbereinigung für eine alte Generation verknüpften Pausenzeiten, im Wesentlichen begrenzt. Deshalb können die langwierigen Pausenzeiten, die typischerweise mit einer Speicherbereinigung für eine alte Generation verknüpft sind, reduziert werden durch Sammeln nur einer Mengenanzahl von Cars 408 während jeder Speicherbereinigung für eine alte Generation.
Im Allgemeinen werden zum Durchführen einer Speicherbereinigung in Cars 408 sämtliche Zeiger, die entweder jedem Car 408 entstammen, oder auf Objekte innerhalb jedes Car 408 zugreifen, im Speicher für eine alte Generation verfolgt bzw. getrackt. Ein Verfahren zum Verfolgen von Zeigern wird unten mit Verweis auf 4b beschrieben werden. Wenn ein bestimmtes Car 408, welches gesammelt bzw. bereinigt werden soll, ein lebendiges Objekt enthält, wird das Objekt in einen Train 412 kopiert, welcher entweder auf das Objekt zeigt oder auf welchen durch das Objekt gezeigt wird. Sobald die Kopie des Objektes getätigt ist, wird dann das „ursprüngliche" Objekt gesammelt bzw. bereinigt oder zurückgefordert. Wenn ein ausgewählter Train 412 nicht länger Zeiger außerhalb von sich selbst hat, kann im Allgemeinen der ausgewählte Train 412 eliminiert werden, d.h. der dem ausgewählten Train 412 zugeteilte Speicher wird befreit. Wenn ein ausgewähltes Car 408 nicht länger Zeiger außerhalb von sich selbst hat, kann ähnlich das ausgewählte Car 408 eliminiert werden.
In der beschriebenen Ausführungsform ist die Größe von Cars 408 innerhalb eines gegebenen Train 412 feststehend. Das heißt, sämtliche Cars 408 können im Wesentlichen dieselbe Größe haben. Da ein einzelnes Car 408 nicht genug Speicher zum Aufnehmen verbundener Objekte haben kann, kann deshalb ein Objekt 416a in einem Car 408, zum Beispiel Car 408f, mit einem Objekt 416b in einem zweiten Car 408, zum Beispiel Car 408g, verbunden sein. Während einer Speicherbereinigung für eine alte Generation überleben Objekte 416a, 416b wahrscheinlich, da Objekte 416a, 416b in separaten Cars 408 sind, und einander referenzieren. Als solches kann eine Speicherbereinigung für eine alte Generation nicht in der Sammlung bzw. Bereinigung von Cars 408f, 408g resultieren. Deshalb wird mit Cars 408f, 408g verknüpfter Speicher im Allgemeinen nicht befreit werden, es sei denn, Zeiger zwischen Cars 408f, 408g innerhalb Train 412 werden verfolgt bzw. getrackt.
Im Allgemeinen kann die Länge von Trains 412, als auch die Größe von Cars 408, breit variiert werden. Die Größe von Cars 408 kann von Faktoren abhängen, die enthalten, aber nicht beschränkt sind auf, die Größe einer alten Generation 404, die Geschwindigkeit des Speicherbereinigungsalgorithmus und die Geschwindigkeit des den Speicherbereinigungsalgorithmus durchführenden Computers. Beispielhaft arbeiten Car-Größen in der Größenordnung von ungefähr 20 Kilobytes von Speicher bis ungefähr 100 Kilobytes von Speicher gut in aktuellen Systemen. In der beschriebenen Ausführungsform enthalten Cars 408 ungefähr 64 Kilobytes von Speicher.
Cars 408 können im Allgemeinen in Karten bzw. Cards 420 aufgeteilt sein, die zum Erleichtern einer auf Cars 408 durchgeführten Speicherbereinigung für eine alte Generation verwendet werden können, wie unten mit Verweis auf 4b beschrieben werden wird. Karten 420, ähnlich wie Cars 408, können irgendeine geeignete Größe annehmen, obwohl Karten 420 häufig ungefähr 100 bis ungefähr 1000 Bytes enthalten. Zum Beispiel können für Cars 408, die ungefähr 64 Kilobytes von Speicher enthalten, Karten 420 ungefähr 512 Bytes enthalten.
Die Effizienz eines Verfolgens von Zwischengenerationszeigern, die von Objekten für eine alte Generation auf Objekte für eine neue Generation zeigen, kann durch Bereitstellen einer Speicherung oder von Markierungen verbessert werden, die mit unterschiedlichen Bereichen innerhalb der alten Generation verknüpft sind. In einer Ausführungsform ist eine Markierung ein Wort, das ein Flag bzw. Kennzeichen enthalten kann, das zum Angeben gesetzt ist, ob ein verknüpftes Teilstück eines bestimmten Bereiches einen Zeiger in ein Objekt in der neuen Generation enthält. Die Verwendung solcher Wörter stellt eine effiziente Struktur bereit, die verwendet werden kann zum Verfolgen von Zwischengenerationsspeichern von Objekten in der alten Generation auf Objekte in der neuen Generation. Obwohl beschrieben worden ist, dass eine Markierung ein Wort ist, sollte erkannt werden, dass eine Markierung irgendein geeigneter Speicherungstyp sein kann, wie zum Beispiel, Bits, Bytes und ähnliches.
Um Zwischengenerationszeiger von mit Karten verknüpften Objekten in Speicher für eine alte Generation auf Objekte in Speicher für eine neue Generation zu verfolgen, können Karten mit „Verfolgungsstrukturen" bereitgestellt werden. Die Verfolgungsstrukturen, oder Kartenmarkierungen, können verwendet werden zum Identifizieren, ob Zwischengenerationszeiger für eine Karte existieren, und auch, welche Objekte innerhalb der Karte die Zeiger enthalten. 4b ist eine diagrammartige Darstellung eines Arrays von Kartenmarkierungen und eines verknüpften Pools von Wurzel-Arrays gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Wurzel-Array ist im Allgemeinen ein kleiner Array, der Wurzel-Orte enthält, die als Versetze relativ zu einer Karte spezifiziert sind. Mit anderen Worten ist ein Wurzel-Array im Wesentlichen eine kleine Gedächtnismenge. Ein Array 450 von Kartenmarkierungen 452 enthält Zeiger 456 auf Wurzel-Arrays 460, die in einem Pool 464 von Wurzel-Arrays 460 enthalten sind. Kartenmarkierungen 452 sind im Allgemeinen mit einem Car innerhalb eines Train verknüpft. Genau genommen kann ein Car innerhalb eines Train in eine Anzahl von Karten aufgeteilt sein, die Objekte für eine alte Generation halten. Als solches kann ein Car innerhalb eines Train mit vielen Kartenmarkierungen 452 verknüpft sein. Eine Gruppierung von Kartenmarkierungen 452, die sämtliche mit einem Car verknüpfte Kartenmarkierungen 452 enthalten können oder nicht enthalten können, wird als ein Array 450 von Kartenmarkierungen 452 betrachtet. In der beschriebenen Ausführungsform enthält Array 450 sämtliche mit der alten Generation verknüpfte Kartenmarkierungen 452.
In der beschriebenen Ausführungsform ist eine Kartenmarkierung 452, wie zum Beispiel Kartenmarkierung 452a, ein 32-Bit Wort, obwohl es erkannt werden sollte, das Kartenmarkierung 452 im Allgemeinen irgendein Wort einer geeigneten Länge sein kann. Alternativ kann die Datenstruktur, die die Kartenmarkierung ausmacht, in eine Anzahl von Komponenten aufgeteilt sein. Obwohl die Bits, die die Kartenmarkierung 452a ausmachen, auf irgendeine Weise zugewiesen sein können, die passend für eine bestimmte Anwendung ist, werden in einer Ausführungsform die niedrigsten Bits oder geringstwertigen Bits von Kartenmarkierung 452a als Flags bzw. Kennzeichen verwendet, welche im Wesentlichen den „Status", oder die Gesamtbeschaffenheit, von Kartenmarkierung 452a identifizieren. Ein niedrigstes Bit 468 von Kartenmarkierung 452a ist ein „beschmutztes" Flag bzw. Kennzeichen. Das heißt, das niedrigste Bit 468 ist im Allgemeinen angeordnet zum Angeben, ob Kartenmarkierung 452a, oder genauer genommen eine mit Kartenmarkierung 452a verknüpfte Karte (wie in 4a gezeigt), „beschmutzt" ist. Beschmutzte Karten sind Karten, wo Zeiger seit der letzten Speicherbereinigung gespeichert worden sind. Solche Zeiger können, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Zwischengenerationszeiger enthalten, der vom Speicher für eine alte Generation in Speicher für eine neue Generation zeigt, einen Zeiger auf einen niedrigeren Train und einen Zeiger auf ein niedrigeres Car in demselben Train, der mit Kartenmarkierung 452a verknüpft ist. Wenn das niedrigste Bit 468 gesetzt ist, d.h. wenn das niedrigste Bit 468 auf „0" gesetzt ist, ist dies die Angabe, dass Kartenmarkierung 452a beschmutzt ist.
Ein zweitniedrigstes Bit 470 von Kartenmarkierung 452a ist ein Flag für eine neue Generation, und wird verwendet zum Angeben, ob Kartenmarkierung 452 einen Zwischengenerationszeiger auf eine neue Generation enthält. Wenn das zweitniedrigste Bit 470 gesetzt ist, d.h. auf „0" gesetzt ist, ist die Angabe, dass Kartenmarkierung 452a einen Zwischengenerationszeiger auf eine neue Generation enthält. Ein drittniedrigstes Bit 472 ist ein Flag für einen niedrigeren Train in der beschriebenen Ausführungsform. Das Flag für einen niedrigeren Train ist angeordnet zum Angeben, ob Kartenmarkierung 452a einen Zeiger in einen niedrigeren Train hat. Wenn das Flag für einen niedrigeren Train, oder das drittniedrigste Bit 472, gesetzt ist, ist die Angabe, dass Kartenmarkierung 452a einen Zeiger in einen niedrigeren Train enthält. Ein viertniedrigstes Bit 474 ist ein Flag für einen selben Train, das angeordnet ist zum Angeben, ob Kartenmarkierung 452a einen Zeiger in ein niedrigeres Car in demselben Train enthält.
Damit Kartenmarkierung 452a als sauber betrachtet werden kann, kann in der beschriebenen Ausführungsform Kartenmarkierung 452a im Allgemeinen nicht einen Zeiger enthalten, der von einer alten Generation auf eine neue Generation zeigt, einen Zeiger in einen niedrigeren Train oder einen Zeiger in ein niedrigeres Car desselben Train. Als solches haben das niedrigste Bit 468, das zweitniedrigste Bit 470, das drittniedrigste Bit 472 und das vierniedrigste Bit 474 alle Werte von „1" für den Fall, dass Kartenmarkierung 452a sauber ist. Die niedrigsten vier Bits von Kartenmarkierung 452a werden, mit anderen Worten, gelöscht bzw. gesäubert, wenn Kartenmarkierung 452a sauber ist. Deshalb sind, wie gezeigt, Kartenmarkierung 452a, 452b sauber, wohingegen Kartenmarkierung 452c, die ein niedrigstes Bit, das gesetzt ist, beschmutzt ist.
Die verbleibenden 28 Bits in Kartenmarkierung 452a können alle zur Verwendung als ein Zeiger zugeteilt sein, der auf einen verknüpften Wurzel-Array 460 zeigt, der im Wesentlichen Adressen von mit Kartenmarkierung 452a verknüpften Zeigern hält. Alternativ, wie zum Beispiel in der beschriebenen Ausführungsform, enthält Kartenmarkierung 452a einen 27-Bit Zeiger 478 und ein reserviertes Bit 480. 27-Bit Zeiger 478 identifiziert Zeiger 456a, der von Kartenmarkierung 452a in Wurzel-Array 460a zeigt. Wurzel-Array 460a wird häufig entweder von acht Wörtern oder sechzehn Wörtern gebildet, obwohl die Anzahl von Wörtern im Wurzel-Array 460a breit variiert werden kann. Wurzel-Arrays 460 sind im Allgemeinen angeordnet zum Halten von Referenzen auf Wurzeln. Beispielsweise hält Wurzel-Array 460a mit Kartenmarkierung 452a verknüpfte Wurzeln, und deshalb eine Karte (wie in 4a gezeigt), die mit Kartenmarkierung 452a verknüpft ist.
Wenn ein geeignetes Wurzel-Array 460 voll ist, dann wird gesagt, dass ein „Wurzel-Array-Überlauf" auftritt. Wenn zu viele Wurzeln in einem gegebenen Wurzel-Array 460 gespeichert werden sollen, werden die Wurzeln nicht länger verfolgt bzw. getrackt. Ein Wurzel-Array-Überlauf tritt im Allgemeinen auf, wenn das Volumen von Zeigern auf Wurzel-Arrays 460 im Pool 464 überhöht ist mit Bezug auf die Wurzel-Arrays 460, die zur Zuteilung im Pool 464 verfügbar sind. Beim Durchführen einer Speicherbereinigung werden, als ein Ergebnis, die Zeiger in der mit dem Wurzel-Array-Überlauf verknüpften Karte dann typischerweise zum Identifizieren von Wurzeln durchsucht. Wenn ein Wurzel-Array-Überlauf auftritt, wird 27-Bit Zeiger 478 auf null gesetzt. Das heißt, die 27 Bits im 27-Bit Zeiger 478 werden auf „0" gesetzt.
Das reservierte Bit 480 kann für irgendeine Anzahl von geeigneten Zwecken verwendet werden, welche direkt auf Speicherbereinigungszwecke bezogen sein können oder nicht. Geeignete Zwecke enthalten, ohne auf diese beschränkt zu sein, ein Verwenden des reservierten Bits 480 zum Angeben des Alters von Kartenmarkierung 452a. Es sollte erkannt werden, dass zusätzliche reservierte Bits auch in Kartenmarkierung 452a enthalten sein können durch Reduzieren der Anzahl von Bits, die mit dem Zeiger in Kartenmarkierung 452a, zum Beispiel 27-Bit Zeiger 478, verknüpft sind.
Kartenmarkierungen werden in Verbindung mit einem Speicherbereinigungsprozess zum Verfolgen bzw. Tracken von Karten innerhalb eines Car verwendet, die Zwischengenerationszeiger auf Objekte in einer neuen Generation enthalten. In einer Ausführungsform können die Kartenmarkierungen, während der Ausführung eines Computerprogramms, aktualisiert werden, um zu ermöglichen, dass die Kartenmarkierungen im Wesentlichen aktuell bleiben. Dann können die Kartenmarkierungen, während einer Speicherbereinigung, überprüft werden zum Identifizieren von Karten mit Zwischengenerationszeigern.
Wenn Kartenmarkierungen verwendet werden, zum Erleichtern eines Speicherbereinigungsprozesses während der Ausführung eines Computerprogramms, werden die Kartenmarkierungen im Allgemeinen sowohl durchsucht als auch aktualisiert zum Identifizieren von durch die Kartenmarkierungen referenzierten Objekten. Mit Verweis auf 5 werden die mit einem Ausführen eines Programms, das eine Speicherbereinigung verwendet, verknüpften Schritte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Vor einem Ausführen eines Programms wird ein Karten-Array, der mit dem Programm verknüpft ist, in Schritt 502 initialisiert. In einer Ausführungsform enthält ein Karten-Array, der mit einem Car verknüpft ist, Kartenmarkierungen, oder Referenzen auf Kartenmarkierungen, die mit durch ein Programm verwendeten Objekten verknüpft sind, wie oben mit Verweis auf 4b erwähnt. Als solches wird ein Karten-Array im Allgemeinen zum Verfolgen bzw. Tracken von in dem Programm verwendeten Objekten verwendet. Nachdem der Karten-Array initialisiert ist, wird das Programm im Schritt 503 ausgeführt, bis es erwünscht ist, entweder ein Objekt zuzuteilen, oder einen Zeiger für ein Objekt zu speichern. Ein Zuteilen eines Objektes schließt im Allgemeinen ein Zuweisen von Speicher an ein Objekt ein, wohingegen ein Speichern eines Zeigers für ein Objekt ein Speichern eines Zeigers auf ein anderes Objekt innerhalb eines ersten Objekts einschließt.
Während einer Ausführung werden periodisch Anweisungen zum Speichern eines Zeigers vorliegen. Wenn ein Zeiger gespeichert werden soll, wie durch Schritt 504 dargestellt, in Schritt 512, wird ein Eintrag in dem Karten-Array, der dem Objekt entspricht, dessen Zeiger gespeichert werden soll, identifiziert. Sobald der Karten-Array-Eintrag identifiziert ist, wird der Karten-Array-Eintrag als beschmutzt im Schritt 514 markiert. Ein Markieren des Karten-Array-Eintrags, d.h. der Kartenmarkierung, als beschmutzt schließt ein Setzen des Beschmutzt-Flags des Eintrags ein, d.h. des niedrigstes Bit 468 von Eintrag 452a, wie oben mit Verweis auf 4b beschrieben. Nachdem die Kartenmarkierung als beschmutzt markiert ist, wird der Zeiger im Schritt 516 mit Verwenden irgendeines geeigneten Verfahrens gespeichert. Sobald der Zeiger geschrieben ist, kehrt der Prozessfluss zum Schritt 502 zurück, wo das Programm mit dem Ausführen fortfährt. Wenn das Programm endet, wird irgendeine erneute Ausführung des Programms wieder bei Schritt 502 beginnen, wo ein Array von Kartenmarkierungen initialisiert wird.
Eine Ausführung stellt im Allgemeinen auch Anweisungen zum Zuteilen eines Objektes bereit. In einer Ausführungsform, zurückkehrend zum Schritt 504, wenn ein Objekt zugeteilt werden soll, wird eine Bestimmung im Schritt 506 getätigt, ob genug Speicher für eine neue Generation für das zuzuteilende Objekt existiert. Wenn im Schritt 506 bestimmt wird, dass genug Speicher für eine neue Generation vorliegt zur Verwendung beim Zuteilen eines Objektes, dann wird im Schritt 508 ein Objekt zugeteilt, und der Prozessfluss kehrt zum Schritt 503 zurück, wo eine Bestimmung bezüglich dessen getätigt wird, ob ein zu speichernder Zeiger vorliegt.
Wenn die Bestimmung im Schritt 506 derart ist, dass unzureichender Speicher für eine neue Generation für ein zuzuteilendes Objekt vorliegt, dann schreitet der Prozessfluss zum Schritt 510 fort, wo eine Speicherbereinigung durchgeführt wird. Während der Speicherbereinigung können der Speicher für eine neue Generation, und möglicherweise der Speicher für eine alte Generation, gelöscht bzw. gesäubert werden zum Freigeben von Abschnitten eines Speichers für eine neue Generation, so dass ein Objekt zugeteilt werden kann. Obwohl erkannt werden sollte, dass irgendein geeignetes Speicherbereinigungsverfahren verwendet werden kann, wird unten mit Verweis auf 6 ein bestimmtes, geeignetes Speicherbereinigungsverfahren beschrieben werden. Nachdem die Speicherbereinigung im Schritt 510 durchgeführt ist, kehrt der Prozessfluss zum Schritt 506 zurück, wo eine Bestimmung bezüglich dessen getätigt wird, ob eine Speicherbereinigung genug Speicher für eine neue Generation für ein zuzuteilendes Objekt, d.h. das Objekt, dessen Zuteilung als notwendig im Schritt 503 erachtet wurde, bereitgestellt hat.
Mit Verweis auf 6 werden die mit dem Durchführen einer Speicherbereinigung verknüpften Schritte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Das heißt, Schritt 510 von 5 wird beschrieben werden. Eine Speicherbereinigung kann sowohl im Speicher für eine neue Generation als auch im Speicher für eine alte Generation durchgeführt werden zum „Freimachen" von genug Speicherraum zum Ermöglichen, dass ein Objekt zugeteilt wird. Wenn das System, auf welchem eine Speicherbereinigung durchgeführt werden soll, ein Mehr-Thread-System ist, dann werden die Threads im Schritt 602 mit Verwenden irgendeines geeigneten Verfahrens synchronisiert. Sobald irgendwelche Threads, die eine Synchronisation erfordern, synchronisiert sind, wird eine Speicherbereinigung innerhalb des Speichers für eine neue Generation im Schritt 604 durchgeführt. Die mit einem Verfahren zum Durchführen solch einer Speicherbereinigung für eine neue Generation verknüpften Schritte werden unten mit Verweis auf 7a beschrieben werden.
Nachdem die Speicherbereinigung für eine neue Generation im Schritt 604 durchgeführt ist, schreitet der Prozessfluss zum Schritt 606 voran, wo eine Bestimmung hinsichtlich dessen getätigt wird, ob es notwendig ist, eine Speicherbereinigung für Speicher für eine alte Generation durchzuführen. In der beschriebenen Ausführungsform wird eine Speicherbereinigung für eine alte Generation periodisch durchgeführt. Das heißt, nachdem vorbestimmte Zeitmengen verstrichen sind, wird eine Speicherbereinigung für eine alte Generation durchgeführt. In anderen Ausführungsformen können jedoch unterschiedliche oder zusätzliche Kriterien bei der Bestimmung hinsichtlich dessen verwendet werden, ob eine Speicherbereinigung für eine alte Generation benötigt wird.
Wenn bestimmt ist, dass eine Speicherbereinigung für eine alte Generation benötigt wird, dann wird die Speicherbereinigung für eine alte Generation mit Verwenden eines Kartenmarkierungsschemas im Schritt 608 durchgeführt. Obwohl Verfahren, die mit einer Speicherbereinigung verknüpft sind, die auf Speicher für eine alte Generation durchgeführt wird, mit Verwenden eines Kartenmarkierungsschemas weit variiert werden können, wird unten mit Verweis auf 8a und 8b ein geeignetes Speicherbereinigungsverfahren für eine alte Generation beschrieben werden.
Sobald eine Speicherbereinigung für eine alte Generation im Schritt 608 vollendet ist, ist der Gesamtprozess zum Durchführen einer Speicherbereinigung zum Ermöglichen, dass ein Objekt zugeteilt wird, vollendet. Deshalb schreitet der Prozessfluss zum Schritt 506 von 5 voran, der die Bestimmung hinsichtlich dessen ist, ob genug Speicher für eine neue Generation verfügbar ist für ein zuzuteilendes Objekt. Wenn die Bestimmung im Schritt 606 derart ist, dass keine Speicherbereinigung für eine alte Generation benötigt wird, schreitet der Prozessfluss auch ähnlich zum Schritt 506 von 5 voran.
7a ist ein Prozessflussdiagramm, das die Schritte veranschaulicht, die mit einer Speicherbereinigung für eine neue Generation verknüpft sind, d.h. Schritt 604 von 6, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Schritt 701 wird festen Wurzeln gefolgt. Wie zuvor erwähnt sind feste Wurzeln Wurzeln, zum Beispiel lebende Objekte auf einem Stapel bzw. Stack, welche direkt in den Speicher für eine neue Generation oder den Speicher für eine alte Generation zeigen, der durch eine Speicherbereinigung gelöscht bzw. gesäubert wird. Ein Folgen fester Wurzeln erfordert typischerweise ein transitives Folgen von Referenzen der Wurzeln. Die eigentlichen Schritte, die mit einem Folgen von Wurzeln, festen oder anderen, verknüpft sind, werden unten mit Verweis auf 7b–7e beschrieben werden.
Nachdem den festen Wurzeln gefolgt worden ist, wird der Karten-Array im Schritt 702 abgesucht zum Lokalisieren des nächsten Eintrags in dem Karten-Array mit einem Beschmutzt-Flag oder einem Flag für eine neue Generation, das gesetzt ist, oder beiden. Wie zuvor beschrieben, bezeichnet in einer Ausführungsform ein „Setzen" eines Bits ein Zuweisen eines Wertes von „0" an das Bit, wohingegen „Löschen" eines Bits auf ein Zuweisen eines Wertes von „1" an das Bit verweist. Im Schritt 703 wird eine Bestimmung hinsichtlich dessen getätigt, ob ein Eintrag, oder eine Kartenmarkierung, mit entweder einem oder beiden eines Flags für eine neue Generation oder eines Beschmutzt-Flags, das gesetzt ist, gefunden worden ist. Wenn solch ein Eintrag gefunden worden ist, schreitet dann der Prozessfluss zum Schritt 704 voran, wo bestimmt wird, ob der Eintrag beschmutzt ist.
Wenn die Bestimmung im Schritt 704 derart ist, dass der Eintrag beschmutzt ist, dann wird die mit dem Eintrag verknüpfte Karte als sauber im Schritt 707 markiert. Es sollte erkannt werden, dass ein Markieren einer Karte als sauber ein Markieren der mit der Karte verknüpften Kartenmarkierung als sauber impliziert. Nachdem die Karte als sauber im Schritt 707 markiert ist, schreitet der Prozessfluss zum Schritt 708 voran, wo alle Objekte in der Karte abgesucht werden zum Lokalisieren von Wurzeln, denen dann gefolgt wird. Wie zuvor erwähnt, werden die Schritte, die mit dem Folgen der Wurzeln verknüpft sind, mit Verweis auf 7b–7e unten erläutert werden. Sobald den Wurzeln gefolgt worden ist, kehrt der Prozessfluss zum Schritt 702 zurück, wo der Karten-Array abgesucht wird zum Lokalisieren des nächsten Eintrags, d.h. einer Kartenmarkierung, mit entweder einem oder beiden eines Beschmutzt-Flags oder eines Flags für eine neue Generation, das gesetzt ist.
Wenn die Bestimmung im Schritt 704 derart ist, dass der Eintrag nicht beschmutzt ist, dann hat der Eintrag ein Flag für eine neue Generation, das gesetzt ist. Der Eintrag enthält, mit anderen Worten, einen Zwischengenerationszeiger. Wenn der Eintrag nicht beschmutzt ist, bewegt sich der Prozessfluss vom Schritt 704 zum Schritt 706, wo eine Bestimmung hinsichtlich dessen getätigt wird, ob der mit dem Eintrag verknüpfte Wurzel-Array übergelaufen ist. Ein übergelaufener Wurzel-Array ist ein Wurzel-Array, der nicht genug Raum hat zum Aufnehmen der Einfügung einer zusätzlichen Wurzel. Wenn bestimmt ist, dass der mit dem Eintrag verknüpfte Wurzel-Array übergelaufen ist, dann bewegt sich der Prozessfluss zum Schritt 707, wo die mit dem Eintrag verknüpfte Karte als sauber markiert wird.
Vom Schritt 714 bewegt sich der Prozessfluss zum Schritt 718, in dem der mit dem Eintrag verknüpfte Block abgesucht wird, und den mit dem Block verknüpften Wurzeln gefolgt wird. Dann kehrt der Prozessfluss zum Schritt 702 zurück, der der Schritt zum Absuchen des Karten-Arrays ist, um nach dem nächsten Eintrag in dem Karten-Array mit dem niedrigsten, auf null gesetzten Bit zu suchen.
Wenn ein geeigneter Eintrag, d.h. ein Eintrag mit dem niedrigsten Bit, das auf null gesetzt ist, nicht im Schritt 703 gefunden ist, dann wird den Wurzeln innerhalb des Speichers für eine neue Generation gefolgt, bis sämtliche kopierte Objekte im Schritt 710 abgesucht worden sind. Sobald sämtliche kopierte Objekte abgesucht worden sind, ist der Speicherbereinigungsprozess für eine neue Generation vollendet.
Im Allgemeinen schließt eine Speicherbereinigung ein Wurzelfolgen, wie zuvor erwähnt, ein. Mit Verweis auf 7b werden als nächstes die Schritte, die mit dem Folgen einer einzelnen Wurzel verknüpft sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Der Prozess beginnt mit einer Bestimmung im Schritt 720, ob die Wurzel in einen Speicherbereich zeigt, in dem eine Speicherbereinigung auftritt. Wenn bestimmt ist, dass die Wurzel nicht in einen Bereich zeigt, der speicherbereinigt wird, dann ist der Prozess des Wurzelfolgens vollendet. Wenn die Bestimmung in Schritt 720 derart ist, dass die Wurzel tatsächlich auf einen Bereich zeigt, in dem eine Speicherbereinigung auftritt, dann wird, im Schritt 721, andererseits eine Bestimmung hinsichtlich dessen getätigt, ob das Header-Feld der Kartenmarkierung einen Weiterleitungszeiger hält. Das heißt, eine Bestimmung wird getätigt, ob ein neuer Speicherort durch einen mit der Kartenmarkierung verknüpften Weiterleitungszeiger identifiziert wird.
Wenn die Bestimmung ist, dass das Header-Feld einen Weiterleitungszeiger hält, dann bewegt sich der Prozessfluss vom Schritt 721 zum Schritt 722, wo die Wurzel auf den neuen, durch den Weiterleitungszeiger identifizierten Ort aktualisiert wird. Nachdem die Wurzel aktualisiert ist, wird die Kartenmarkierung demgemäß im Schritt 728 aktualisiert. Die mit einem Aktualisieren einer Kartenmarkierung verknüpften Schritte werden unten mit Verweis auf 7c beschrieben werden. Sobald die Kartenmarkierung aktualisiert ist, ist dann der Prozess eines Wurzelfolgens vollendet.
Zurückkehrend zum Schritt 721, wenn bestimmt ist, dass das Header-Feld nicht einen Weiterleitungszeiger hält, wird dann das durch die Wurzel identifizierte Objekt an eine neue Stelle kopiert, und ein Weiterleitungszeiger wird in den Header des Objekts im Schritt 724 eingefügt. Der Weiterleitungszeiger identifiziert den neuen Ort des Objekts. Wenn der Weiterleitungszeiger in den Header eingefügt worden ist, wird die Wurzel auf den neuen Ort im Schritt 726 aktualisiert. Dann wird, im Schritt 728, die verknüpfte Kartenmarkierung aktualisiert, und der Prozess des Wurzelfolgens ist vollendet.
Mit Verweis auf 7c–7e werden die mit einem Aktualisieren einer Kartenmarkierung, d.h. Schritt 728 von 7b, verknüpften Schritte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Im Schritt 740 wird eine Bestimmung getätigt, ob der Zeiger von der alten Generation auf die neue Generation zeigt. Wenn der Zeiger von der alten Generation auf die neue Generation zeigt, dann wird in Schritt 746 bestimmt, ob das Kennzeichen für eine neue Generation gesetzt ist zum Angeben, dass ein Zeiger von der alten Generation auf die neue Generation vorliegt.
Im Schritt 752 wird eine Bestimmung getätigt, ob der Wurzel-Array übergelaufen ist, wenn im Schritt 746 bestimmt ist, dass das Flag für eine neue Generation gesetzt ist. Wenn der Wurzel-Array übergelaufen ist, dann ist der Prozess des Aktualisierens einer Kartenmarkierung vollendet. Wenn jedoch der Wurzel-Array nicht übergelaufen ist, dann wird eine Bestimmung im Schritt 754 getätigt, ob der Wurzel-Array voll ist. Wenn bestimmt ist, dass der Wurzel-Array nicht voll ist, schreitet der Prozessfluss zum Schritt 750 voran, in dem die Wurzel, d.h. die Wurzel, der gefolgt wird, in den Wurzel-Array eingefügt wird, und der Prozess des Aktualisierens einer Kartenmarkierung ist vollendet. Wenn im Schritt 754 bestimmt ist, dass der Wurzel-Array voll ist, bewegt sich dann der Prozessfluss zum Schritt 755, wo die Kartenmarkierung gesetzt wird zum Angeben, dass ein Überlauf des Wurzel-Arrays vorliegt. Nachdem die Kartenmarkierung gesetzt ist, ist der Kartenmarkierungs-Aktualisierungsprozess vollendet.
Zurückkehrend zum Schritt 746 und der Bestimmung, ob das Flag für eine neue Generation gesetzt ist, wenn bestimmt ist, dass der Zeiger für eine neue Generation nicht gesetzt ist, wird dann im Schritt 747 der Zeiger für eine neue Generation gesetzt zum Angeben, dass der Zeiger von der alten Generation auf die neue Generation zeigt. Ein Wurzel-Array wird zugeteilt und die Kartenmarkierung wird gesetzt zum Zeigen auf den zugeteilten Wurzel-Array im Schritt 748. Vom Schritt 748 schreitet der Prozessfluss zum Schritt 749 voran, der die Bestimmung ist, ob die Zuteilung des Wurzel-Arrays erfolgreich war. Wenn die Zuteilung des Wurzel-Arrays erfolgreich war, wird dann die gefolgte Wurzel in den Wurzel-Array im Schritt 750 eingefügt. Wenn die Zuteilung des Wurzel-Arrays nicht erfolgreich war, schreitet dann der Prozessfluss jedoch zum Schritt 755 voran, wo die Kartenmarkierung gesetzt wird zum Angeben, dass der Wurzel-Array übergelaufen ist. In einer Ausführungsform schließt ein Setzen der Kartenmarkierung zum Angeben, dass der Wurzel-Array übergelaufen ist, ein Setzen des Zeigers, d.h. des 27-Bit Zeigers, in der Kartenmarkierung auf null ein.
Wenn die Bestimmung im Schritt 740 derart war, dass der Zeiger nicht von der alten Generation auf die neue Generation zeigt, schreitet dann der Prozessfluss zum Schritt 742 voran, der die Bestimmung ist, ob ein Zeiger vorliegt, der auf einen niedrigeren Train in der alten Generation zeigt. Wenn bestimmt ist, dass der Zeiger auf einen niedrigeren Train in der alten Generation zeigt, wird dann eine Bestimmung im Schritt 760 getätigt, ob das Flag für eine neue Generation gesetzt ist zum Angeben, dass ein Zeiger von der alten Generation auf die neue Generation vorliegt. Wenn die Angabe derart ist, dass das Flag für eine neue Generation gesetzt ist, schreitet der Prozessfluss dann zum Schritt 775 voran, der die Bestimmung ist, ob das Flag für einen niedrigeren Train gesetzt ist. In der beschriebenen Ausführungsform ist das Kennzeichen für einen niedrigeren Train das drittniedrigste Bit in der Kartenmarkierung und gibt an, ob der Zeiger in einen niedrigeren Train zeigt, wie oben beschrieben. Wenn die Bestimmung derart ist, dass das Flag für einen niedrigeren Train gesetzt ist, ist der Prozess eines Aktualisierens der Kartenmarkierung vollendet. Wenn die Bestimmung derart ist, dass das Flag für einen niedrigeren Train nicht gesetzt ist, wird dann alternativ das Flag für einen niedrigeren Train im Schritt 776 gesetzt. Sobald das Überlaufflag für einen niedrigeren Train gesetzt ist, ist dann der Kartenmarkierungs-Aktualisierungsprozess vollendet.
Wenn im Schritt 760 bestimmt ist, dass das Flag für eine neue Generation nicht gesetzt ist, bewegt sich dann der Prozessfluss zum Schritt 766, wo bestimmt wird, ob das Flag für einen niedrigeren Train gesetzt ist. Wenn die Bestimmung im Schritt 766 derart ist, dass das Flag für einen niedrigeren Train nicht gesetzt ist, wird dann das Flag für einen niedrigeren Train im Schritt 767 gesetzt zum Angeben der Existenz eines Zeigers auf einen niedrigeren Train. Sobald das Kennzeichen für einen niedrigeren Train gesetzt ist, wird ein Wurzel-Array zugeteilt und die Kartenmarkierung wird gesetzt zum Zeigen auf den zugeteilten Wurzel-Array im Schritt 768. Eine Bestimmung wird im Schritt 769 hinsichtlich dessen getätigt, ob die Zuteilung des neuen Wurzel-Arrays erfolgreich war. Wenn die Zuteilung erfolgreich war, wird dann im Schritt 770 die gefolgte Wurzel in den Wurzel-Array eingefügt, für den Fall, dass die Wurzel nicht schon bereits in dem Wurzel-Array vorhanden ist. Dann ist der Prozess eines Aktualisierens der Kartenmarkierung vollendet. Andererseits, wenn die Zuteilung eines neuen Wurzel-Arrays im Schritt 769 nicht erfolgreich war, bewegt sich dann der Prozessfluss vom Schritt 769 zum Schritt 762, wo die Kartenmarkierung gesetzt wird zum Angeben eines Wurzel-Array-Überlaufs.
Nachdem die Kartenmarkierung gesetzt ist zum Angeben eines Wurzel-Array-Überlaufs, ist der Prozess eines Aktualisierens der Kartenmarkierung vollendet.
Zurückkehrend zum Schritt 766, wenn die Bestimmung derart ist, dass das Flag für einen niedrigeren Train gesetzt ist zum Angeben, dass ein Zeiger auf einen niedrigeren Train vorliegt, wird dann eine Bestimmung im Schritt 772 getätigt, ob der entsprechende Wurzel-Array übergelaufen ist. Wenn der Wurzel-Array übergelaufen ist, dann wird die Kartenmarkierung gesetzt zum Angeben eines Wurzel-Array-Überlaufs im Schritt 762. Alternativ, wenn im Schritt 772 bestimmt ist, dass der Wurzel-Array nicht übergelaufen ist, dann wird die gefolgte Wurzel in den Wurzel-Array im Schritt 770 eingefügt, wenn die Wurzel nicht schon bereits in dem Wurzel-Array vorhanden ist.
Mit Rückverweis auf Schritt 742, welcher der Schritt zum Bestimmen ist, ob ein Zeiger auf einen niedrigeren Train in der alten Generation zeigt, wenn bestimmt ist, dass ein Zeiger nicht auf einen niedrigeren Train in der alten Generation zeigt, wird dann im Schritt 744 eine Bestimmung getätigt, ob ein Zeiger auf ein niedrigeres Car in demselben Train zeigt. Wenn ein Zeiger nicht auf ein niedrigeres Car in demselben Train zeigt, ist dann der Kartenmarkierungs-Aktualisierungsprozess vollendet. Wenn jedoch die Bestimmung derart ist, dass ein Zeiger auf ein niedrigeres Car in demselben Train zeigt, schreitet dann der Prozessfluss zum Schritt 780 voran, der die Bestimmung ist, ob das Kennzeichen für eine neue Generation gesetzt ist zum Angeben, dass ein Zeiger auf eine neue Generation vorliegt.
Wenn die Angabe im Schritt 780 derart ist, dass das Kennzeichen für eine neue Generation gesetzt ist, dann wird im Schritt 782 eine Bestimmung getätigt, ob das Flag für einen selben Train gesetzt ist. Das heißt, eine Bestimmung wird getätigt, ob ein Zeiger in ein niedrigeres Car desselben Train vorliegt. Wenn das Flag für einen selben Train gesetzt ist, dann ist der Prozess eines Aktualisierens einer Kartenmarkierung vollendet. Alternativ, wenn das Flag für einen selben Train nicht gesetzt ist, dann wird das Flag für einen selben Train im Schritt 783 gesetzt. Sobald das Flag für einen selben Train gesetzt ist, ist dann der Prozess eines Aktualisierens einer Kartenmarkierung vollendet.
Wenn im Schritt 780 bestimmt ist, dass das Flag für eine neue Generation nicht gesetzt ist, dann schreitet der Prozessfluss zum Schritt 786 voran, wo eine Bestimmung getätigt wird, ob das Flag für einen niedrigeren Train der Kartenmarkierung gesetzt ist zum Angeben, dass ein Zeiger auf einen niedrigeren Train vorliegt. Wenn das Flag für einen niedrigeren Train gesetzt ist, schreitet dann der Prozessfluss zum Schritt 782 voran, wo eine Bestimmung getätigt wird, ob das Flag für einen selben Train gesetzt ist.
Wenn das Flag für einen niedrigeren Train nicht gesetzt ist oder angibt, dass Zeiger auf einen niedrigeren Train nicht existent sind, dann bewegt sich der Prozessfluss vom Schritt 786 zum Schritt 788, wo eine Bestimmung getätigt wird, ob das Flag für einen selben Train der Kartenmarkierung gesetzt ist. Schritt 788 ist, mit anderen Worten, die Bestimmung, ob die Kartenmarkierung angibt, dass ein Zeiger auf eine niedrigere Karte desselben Trains vorliegt. Wenn bestimmt ist, dass das Flag für einen selben Train gesetzt ist, dann wird in Schritt 790 bestimmt, ob ein mit der Kartenmarkierung verknüpfter Wurzel-Array übergelaufen ist. Wenn der Wurzel-Array übergelaufen ist, dann wird die Kartenmarkierung gesetzt zum Angeben, dass der Wurzel-Array übergelaufen ist, im Schritt 793. Alternativ, wenn bestimmt ist, dass der Wurzel-Array nicht übergelaufen ist, dann wird im Schritt 792 die Wurzel in den Wurzel-Array eingefügt, für den Fall, dass die Wurzel nicht schon bereits in dem Wurzel-Array vorhanden ist. Nachdem die Wurzel in den Block-Array eingefügt ist, wenn erforderlich, ist der Prozess eines Aktualisierens einer Kartenmarkierung vollendet.
Zurückkehrend zum Schritt 788, wenn bestimmt ist, dass das Flag für einen selben Train nicht gesetzt ist, wird dann ein Wurzel-Array im Schritt 794 zugeteilt. Ferner wird die Kartenmarkierung gesetzt zum Zeigen auf den zugeteilten Wurzel-Array. Im Schritt 796 wird bestimmt, ob die Zuteilung des Wurzel-Arrays erfolgreich war. Wenn die Zuteilung des Wurzel-Arrays nicht erfolgreich war, wird dann die Kartenmarkierung gesetzt zum Angeben eines Wurzel-Array-Überlaufs im Schritt 782. Anderenfalls, wenn die Zuteilung des Wurzel-Arrays erfolgreich war, schreitet dann der Prozessfluss zum Schritt 792 voran, wo die Wurzel in den Wurzel-Array eingefügt wird, wenn die Wurzel nicht schon bereits in dem Wurzel-Array vorhanden ist.
8a und 8b sind Prozessflussdiagramme, die die Schritte veranschaulichen, die mit einem Durchführen einer Speicherbereinigung in einem Speicher für eine alte Generation verknüpft sind, d.h. Schritt 608 von 6, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Form. Im Schritt 802 wird festen Wurzeln oder, in dieser Ausführungsform, Wurzeln, die direkt in einen Speicher für eine alte Generation zeigen, gefolgt. Diese mit dem Folgen der festen Wurzeln verknüpften Schritte, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wurden mit Bezug zu 7b–7e oben beschrieben.
Wurzeln von der neuen Generation wird im Schritt 804 gefolgt. Das heißt, den Verknüpfungen von Wurzeln, die von der neuen Generation zu der alten Generation zeigen, wird gefolgt. Der Prozessfluss bewegt sich vom Schritt 804 zum Schritt 806, in dem der Karten-Array oder Array von Kartenmarkierungen abgesucht wird, um den nächsten Eintrag zu lokalisieren, der ein Flag für einen niedrigeren Train hat, das gesetzt ist. Im Schritt 808 wird bestimmt, ob solch ein Eintrag, d.h. ein Eintrag, der ein Flag für einen niedrigeren Train hat, das gesetzt ist, gefunden ist. Wenn bestimmt ist, dass solch ein Eintrag gefunden worden ist, dann wird im Schritt 812 eine Bestimmung getätigt, ob der Eintrag, der gefunden wurde, eines oder beides eines Flags für eine neue Generation ist, das gesetzt ist, oder einen Wurzel-Array hat, der übergelaufen ist. Wenn das Flag für eine neue Generation gesetzt ist und/oder ein Wurzel-Array übergelaufen ist, dann werden im Schritt 814 sämtliche Objekte in der Karte nach Wurzeln abgesucht, und den Wurzeln wird gefolgt. Wiederum wurden die mit einem Wurzelfolgen verknüpften Schritte zuvor mit Bezug zu 7b–7e erläutert. Nachdem den Wurzeln gefolgt ist, kehrt der Prozessfluss zum Schritt 806 zurück, wo der Karten-Array abgesucht wird zum Lokalisieren des nächsten Eintrags, der ein Flag für einen niedrigeren Train hat, das gesetzt ist.
Wenn im Schritt 812 bestimmt ist, dass der Eintrag, d.h. die Kartenmarkierung, der im Schritt 808 gefunden wurde, nicht ein Flag für eine neue Generation hat, das gesetzt ist, oder ein Wurzel-Array, der übergelaufen ist, bewegt sich dann der Prozessfluss zum Schritt 816, wo die mit dem Eintrag verknüpfte Wurzel abgesucht wird, und den mit dem Wurzel-Array verknüpften Wurzeln gefolgt wird. Nachdem den Wurzel gefolgt ist, wird der Karten-Array im Schritt 806 nach dem nächsten Eintrag abgesucht, der ein Flag für einen niedrigeren Train hat, das gesetzt ist.
Zurückkehrend zum Schritt 808, wenn ein Absuchen des Karten-Arrays mit Suchen nach einem Eintrag, der ein Flag für einen niedrigeren Train hat, das gesetzt ist, darin resultiert, dass kein Eintrag gefunden wird, dann wird im Schritt 820 den Wurzeln innerhalb der alten Generation gefolgt, bis sämtliche kopierte Objekte abgesucht worden sind. In einer Ausführungsform werden Objekte in einem Train, welche von anderen Trains referenziert werden, in diese Trains kopiert. Wenn sämtliche kopierte Objekte abgesucht worden sind, wird eine Bestimmung getätigt im Schritt 830, ob einer Wurzel, die in den niedrigsten Train zeigt, während des Absuchprozesses begegnet wurde. Wenn die Bestimmung derart ist, dass einer Wurzel in den niedrigsten Train nicht begegnet wurde, dann wird im Schritt 840 der gesamte niedrigste Train freigegeben. Es wird, mit anderen Worten, der durch den niedrigsten Train gehaltene Speicher für eine alte Generation befreit.
Der gesamte niedrigste Train kann aufgrund der Tatsache befreit werden, dass, wenn keine Zeiger in den niedrigsten Train existieren, der niedrigste Train nur Abfall enthält. Es sollte erkannt werden, dass zyklische Strukturen, die einander referenzieren und sich in unterschiedlichen Cars desselben Trains befinden, gesammelt bzw. bereinigt werden können, wenn der gesamte niedrigste Train befreit wird. Sobald der gesamte niedrigste Train befreit ist, sind die mit einer Speicherbereinigung für eine alte Generation verknüpften Schritte vollendet.
Wenn im Schritt 830 bestimmt ist, dass einer Wurzel in den niedrigsten Train begegnet wurde, wird dann im Schritt 832 der Karten-Array abgesucht zum Suchen nach dem nächsten Eintrag, d.h. der Kartenmarkierung, der ein Flag für einen selben Train hat, das gesetzt ist. Im Schritt 834 wird eine Bestimmung getätigt, ob ein Eintrag mit einem Flag für einen selben Train, das gesetzt ist, gefunden worden ist. Wenn die Bestimmung derart ist, dass ein Eintrag mit einem Flag für einen selben Train, das gesetzt ist, nicht gefunden worden ist, wird dann den Wurzeln innerhalb der alten Generation gefolgt, bis sämtliche kopierte Objekte im Schritt 836 abgesucht worden sind. Ein Absuchen sämtlicher kopierter Objekte schließt, in einer Ausführungsform, eine transitive Suche nach Zeigern ein. Sobald sämtliche kopierte Objekte abgesucht worden sind, wird das niedrigste Car in dem niedrigsten Train im Schritt 837 freigegeben, und ein Speicherbereinigungsprozess für eine alte Generation ist vollendet.
Zurückkehrend zum Schritt 834, wenn die Bestimmung derart ist, dass ein Eintrag, oder eine Kartenmarkierung, mit einem Flag für einen selben Train, das gesetzt ist, gefunden worden ist, schreitet dann der Prozessfluss zum Schritt 838 voran, wo eine Bestimmung getätigt wird, ob der Eintrag ein Flag für eine neue Generation hat, das gesetzt ist, ein Flag für einen niedrigeren Train, das gesetzt ist, oder einen Wurzel-Array, der übergelaufen ist. Wenn der Eintrag irgendeines oder sämtliche eines Flags für eine neue Generation hat, das gesetzt ist, dann werden im Schritt 850 sämtliche Objekte in der Karte nach Wurzeln abgesucht, denen gefolgt wird. Sobald den Wurzeln gefolgt ist, kehrt der Prozessfluss zum Schritt 832 zurück, wo der Karten-Array noch einmal abgesucht wird zum Suchen nach dem nächsten Eintrag, der ein Flag für einen selben Train hat, das gesetzt ist.
Wenn die Bestimmung im Schritt 838 derart ist, dass der im Schritt 834 gefundene Eintrag nicht ein Flag für eine neue Generation enthält, das gesetzt ist, ein Flag für einen niedrigeren Train, das gesetzt ist oder einen Wurzel-Array, der übergelaufen ist, dann wird der im Eintrag verknüpfte Wurzel-Array im Schritt 856 abgesucht, und den Wurzeln in dem Wurzel-Array wird gefolgt. Nachdem den Wurzeln gefolgt ist, kehrt der Prozessfluss zum Schritt 832 zurück, wo der Karten-Array abgesucht wird zum Suchen nach dem nächsten Eintrag, der ein Flag für einen selben Train hat, das gesetzt ist.
Es sollte erkannt werden, dass ein Computerprogramm, das eine Zwischengenerations-Speicherbereinigung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, auf einer Vielfalt unterschiedlicher Computersysteme implementiert werden kann. 9 veranschaulicht ein typisches Allzweckcomputersystem, das geeignet ist zum Implementieren der vorliegenden Erfindung. Das Computersystem 930 enthält eine Anzahl von Prozessoren 932 (auch als Zentralverarbeitungseinheiten, oder CPUs bezeichnet), die mit Speichergeräten gekoppelt sind mit Primärspeicherungsgeräten 934 (typischerweise einem Nurlesespeicher, oder ROM) und Primärspeicherungsgeräten 936 (typischerweise einem Direktzugriffsspeicher, oder RAM). Es ist in dem Fachgebiet auch bekannt, dass ein ROM zum Transferieren von Daten und Anweisungen auf unidirektionale Weise an die CPU 932 agiert ist, wohingegen das RAM typischerweise verwendet wird zum Transferieren von Daten und Anweisungen auf bidirektionale Weise. Beide Primärspeicherungsgeräte 934, 936 können irgendwelche geeigneten Computer-lesbaren Medien enthalten. Ein Sekundärspeicherungsmedium 938, das typischerweise ein Massenspeichergerät ist, ist auch bidirektional an die CPU 932 gekoppelt und stellt eine zusätzliche Datenspeicherungskapazität bereit. Das Massenspeichergerät 938 ist ein Computer-lesbares Medium, das zum Speichern von Programmen mit Computer-Code, Daten und Ähnlichem verwendet werden kann, und typischerweise ein Speicherungsmedium ist, so wie eine Festplatte oder ein Band, die im Allgemeinen langsamer sind als Primärspeicherungsgeräte 934, 936. Massenspeicher-Speicherungsgerät 938 kann die Form eines Magnet- oder Papierbandlesegerätes oder irgendeines anderen wohl bekannten Gerätes annehmen. Es wird erkannt werden, dass die innerhalb des Massenspeichergeräts 938 festgehaltene Information, in angemessenen Fällen, auf Standardweise als Teil vom RAM 936 als virtueller Speicher aufgenommen sein kann. Ein spezifisches Primärspeicherungsgerät 934, so wie eine CD-ROM, kann auch Daten unidirektional an die CPU weiterreichen.
CPU 932 ist auch mit einem oder mehreren Eingabe-/Ausgabegeräten 940 gekoppelt, die Geräte so wie Videomonitore, Track Balls, Mäuse, Tastaturen, Mikrophone, tastsensitive Anzeigen, Umwandler-Kartenlesegeräte, Magnet- oder Papierbandlesegeräte, Schreibtabletts, Stifte, Sprach- oder Handschrifterkennungsgeräte oder andere wohl bekannte Eingabegeräte, so wie selbstverständlich andere Computer, enthalten können, aber nicht auf diese beschränkt sind. Schließlich kann CPU 932 optional mit einem Computer- oder Telekommunikationsnetzwerk gekoppelt sein, zum Beispiel einem Internet-Netzwerk oder einem Intranet-Netzwerk, mit Verwenden einer Netzwerkverbindung wie allgemein bei 912 gezeigt. Mit solch einer Netzwerkverbindung wird ins Auge gefasst, dass die CPU 932 Information von dem Netzwerk empfangen könnte, oder Information an das Netzwerk ausgeben könnte, in dem Verlauf des Durchführens der oben beschriebenen Verfahrensschritte. Solch eine Information, die häufig als eine Sequenz von mit Verwenden von CPU 932 auszuführenden Anweisungen dargestellt wird, kann von dem Netzwerk empfangen werden und an dieses ausgegeben werden in der Form eines in einer Trägerwelle aufgenommenen Computerdatensignals. Die oben beschriebenen Geräte und Materialien werden dem Fachmann auf dem Gebiet der Computerhardware und Software bekannt sein.
Obwohl nur wenige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen verkörpert sein kann. Zum Beispiel können Schritte umgeordnet werden, die sich mit einer Speicherbereinigung für eine neue Generation und die Speicherbereinigung für eine alte Generation beschäftigen. Schritte können auch entfernt oder hinzugefügt werden.
Während eine Generationsspeicherbereinigung derart beschrieben worden ist, dass sie in einer neuen Generation und einer alten Generation eines Speichers durchgeführt wird, kann eine Generationsspeicherbereinigung über viele Generationen eines Speichers durchgeführt werden. Das heißt, Generationsspeicherbereinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung können auf einem Speicher durchgeführt werden, der in vielfache Generationen aufgeteilt ist, zum Beispiel eine neue Generation, eine „Zwischengeneration" und eine alte Generation, die durch das Alter der Objekte innerhalb jeder Generation abgespalten sind. Es sollte erkannt werden, dass für Ausführungsformen, in denen es mehrfache Generationen gibt, ein Zwischengenerationszeiger im Allgemeinen zwischen irgendwelche zwei Generationen zeigen kann.
Die Kartenmarkierung ist als ein 32-Bit Wort beschrieben worden, das einen 27-Bit Zeiger, ein reserviertes Bit, ein Flag für einen selben Train, ein Flag für einen niedrigeren Train, ein Flag für eine neue Generation, und ein Beschmutzt-Flag enthält. Jedoch sollte erkannt werden, dass die Kartenmarkierung variiert werden kann. Zum Beispiel kann die Karten-Markierung weniger als 32 Bits oder mehr als 32 Bits enthalten, abhängig wenigstens teilweise von bestimmten Erfordernissen eines gegebenen Systems. Alternativ können die Bits innerhalb einer Kartenmarkierung auch weit variiert werden. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die 32-Bits innerhalb einer Kartenmarkierung einen 26-Bit Zeiger und zwei „Status-Indikator"-Bits oder Anhänger-Bits enthalten. Die Status-Indikator-Bits können angeordnet sein, so dass unterschiedliche Kombinationen von Werten für die Status-Indikator-Bits angeben, ob eine Kartenmarkierung beschmutzt, sauber ist, einen Zeiger für eine neue Generation enthält oder nicht einen Zeiger für eine neue Generation enthält. Die Kartenmarkierung kann auch ein Flag für einen niedrigeren Train enthalten, das anzeigt, ob es irgendwelche Zeiger auf einen niedrigeren Train gibt, ein Flag für einen selben Train, das angibt, ob es irgendwelche Zeiger innerhalb eines gegebenen Trains auf ein niedrigeres Car in diesem Train gibt, ein Überlauf-Flag für einen niedrigeren Train und ein Überlauf-Flag für einen selben Train.
Obwohl die niedrigsten Bits innerhalb einer Kartenmarkierung als Flags beschrieben worden sind, die verwendet werden zum Angeben, ob beispielsweise die Kartenmarkierung beschmutzt ist, wie oben beschrieben, sollte ferner erkannt werden, dass die Flags innerhalb einer Kartenmarkierung sich an irgendeiner geeigneten Position innerhalb der Kartenmarkierung befinden können. Die Bits, die Flags darstellen, können die höchsten Bits innerhalb einer Kartenmarkierung sein. Alternativ können die Bits durch eine Kartenmarkierung hinweg eingestreut sein.
Obwohl die Größe eines Car in einem Speicher für eine alte Generation als feststehend beschrieben worden ist, sollte erkannt werden, dass, in einer Ausführungsform, die Größe eines Car dynamisch zugeteilt werden kann. Das heißt, die Größe eines Car kann basierend auf den bestimmten Erfordernissen von Objekten bestimmt werden, die innerhalb des Car platziert werden. Beispielsweise kann die Größe eines Car während des Verlaufs eines Speicherbereinigungsprozesses zugeteilt werden, um die Anzahl von Zeigern zu minimieren, die Objekten innerhalb des Car entstammen.
Es sollte erkannt werden, dass konventionelle Verfahren zur Speicherbereinigung gelegentlich innerhalb eines Speichers für eine alte Generation implementiert werden können. Beispielsweise ist es in manchen Fällen für einen Speicher für eine alte Generation möglich, voll zu werden. Wenn ein Speicher für eine alte Generation voll ist, kann ein Durchführen einer Speicherbereinigung für eine alte Generation auf einem Car nicht eine ausreichende Speichermenge zur unmittelbaren Verwendung befreien. Als solches kann ein konventioneller Speicherbereinigungsprozess, so wie ein Markierungssäuberungsbereinigungsprozess, implementiert werden, um so viel Speicher wie möglich für eine alte Generation für den Fall zu befreien, dass der Speicher für eine alte Generation voll ist.

Claims

Computer-implementiertes Verfahren zum dynamischen Verwalten von mit einem Computersystem verknüpften Speicher, wobei der Speicher einen ersten Speicherabschnitt und einen zweiten Speicherabschnitt (404) enthält, der in eine Vielzahl von Blöcken (420) aufgeteilt ist, wobei die Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt jeweils eine verknüpfte Markierung (452) haben, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen einer ersten Speicherbereinigung (604) in dem ersten Speicherabschnitt; Durchführen einer zweiten Speicherbereinigung (608) in einem ausgewählten der Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt; Durchführen einer dritten Speicherbereinigung (608) in dem ausgewählten Block in dem zweiten Speicherabschnitt, wobei die dritte Speicherbereinigung ein Bestimmen enthält, ob der ausgewählte Block ein erstes Objekt enthält, das ein zweites Objekt referenziert, das nicht in dem ausgewählten Block enthalten ist, basierend auf wenigstens teilweise einem Status, der durch die mit dem ausgewählten Block verknüpfte Markierung (452) angegeben ist, wobei der Status eine Angabe enthält, ob die Referenz auf das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde; und wenn die Markierung angibt, dass die Referenz auf das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde, Zuteilen eines neuen mit der Markierung verknüpften Wurzel-Arrays (460), wobei die Markierung einen Zeiger (456) auf den neuen Wurzel-Array bereitstellt, und wobei der neue Wurzel-Array die Adresse des Zeigers auf das zweite Objekt hält.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, wenn bestimmt ist, dass das erste Objekt nicht ein zweites Objekt referenziert, das nicht in dem ausgewählten Block enthalten ist, das Verfahren ferner ein Freigeben des ausgewählten Blocks enthält.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei, wenn bestimmt ist, dass der ausgewählte Block ein erstes Objekt enthält, das ein zweites Objekt referenziert, der Schritt zum Durchführen der dritten Speicherbereinigung ferner enthält: Bestimmen, ob das zweite Objekt in dem ersten Speicherabschnitt ist, mit Verwenden der Markierung; und wobei, wenn bestimmt ist, dass das zweite Objekt in dem ersten Speicherabschnitt ist, ein mit der Markierung verknüpfter Wurzel-Array aktualisiert wird, um sicherzustellen, dass der mit der Markierung verknüpfte Wurzel-Array einen Zeiger auf das zweite Objekt enthält.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn bestimmt ist, dass der ausgewählte Block ein erstes Objekt enthält, das ein zweites Objekt referenziert, der Schritt zum Durchführen der dritten Speicherbereinigung ferner enthält: Bestimmen, ob das zweite Objekt in dem zweiten Speicherabschnitt ist, mit Verwenden der Markierung; und wobei, wenn bestimmt ist, dass das zweite Objekt in dem zweiten Speicherabschnitt ist, ein mit der Markierung verknüpfter Wurzel-Array abgesucht wird, um Referenzen auf andere Objekte zu identifizieren.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß Anspruch 4, ferner enthaltend, dass den Referenzen auf andere Objekte gefolgt wird.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Blöcken als eine Vielzahl von Trains (412a, 412b, 412c) angeordnet ist, wobei der ausgewählte Block in einem ersten der Vielzahl von Trains enthalten ist, wobei der Schritt zum Durchführen der dritten Speicherbereinigung ferner enthält: Bestimmen (830), ob das zweite Objekt in einem zweiten der Vielzahl von Trains ist, basierend auf wenigstens teilweise dem Status, der durch die mit dem Block verknüpfte Markierung angegeben ist.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei, wenn bestimmt (830) ist, dass das zweite Objekt nicht in einem zweiten der Vielzahl von Trains ist, das Verfahren ferner ein Freigeben (840) des zweiten Trains enthält.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Blöcken als eine Vielzahl von Cars (408a, 408b, 408c, 408d, 408e, 408f, 408g) angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Cars ferner als eine Vielzahl von Trains (412a, 412b, 412c) angeordnet ist, wobei der ausgewählte Block in einem ersten der Vielzahl von Cars enthalten ist, der einen ausgewählten der Vielzahl von Trains bildet, wobei der Schritt zum Durchführen der dritten Speicherbereinigung ferner enthält: Bestimmen (832, 834), ob das zweite Objekt in einem zweiten der Vielzahl von Cars ist, der den ausgewählten Train bildet, basierend auf wenigstens teilweise dem Status, der durch die mit dem Block verknüpfte Markierung angegeben ist.
Computer-implementiertes Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei, wenn bestimmt ist, dass das zweite Objekt nicht in dem zweiten Car des ausgewählten Trains ist, das Verfahren ferner ein Freigeben (837) des zweiten Cars enthält.
Computersystem mit: einer Datenverarbeitungsvorrichtung; und einem Speicher in Verbindung mit der Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei der Speicher einen ersten Speicherabschnitt und einen zweiten Speicherabschnitt (404) enthält, der in eine Vielzahl von Blöcken (420) aufgeteilt ist, wobei die Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt jeweils eine verknüpfte Markierung (452) haben, wobei der Speicher einen Computerprogramm-Code umfasst, der ausgebildet ist zum: Durchführen einer ersten Speicherbereinigung (604) in dem ersten Speicherabschnitt; Durchführen einer zweiten Speicherbereinigung (608) in einem ausgewählten der Blöcke in dem zweiten Speicherabschnitt; Durchführen einer dritten Speicherbereinigung (608) in dem ausgewählten Block in dem zweiten Speicherabschnitt, wobei die dritte Speicherbereinigung ein Bestimmen enthält, ob der ausgewählte Block ein erstes Objekt enthält, das ein zweites Objekt referenziert, das nicht in dem ausgewählten Block enthalten ist, basierend auf wenigstens teilweise einem Status, der durch die mit dem ausgewählten Block verknüpfte Markierung (452) angegeben ist, wobei der Status eine Angabe enthält, ob die Referenz auf das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde; und Zuteilen eines neuen mit der Markierung verknüpften Wurzel-Arrays (460), wenn die Markierung angibt, dass das zweite Objekt gespeichert wurde, nachdem die zweite Speicherbereinigung durchgeführt wurde, wobei die Markierung einen Zeiger auf den neuen Wurzel-Array bereitstellt, und wobei der neue Wurzel-Array die Adresse des Zeigers auf das zweite Objekt hält.
Computerprogramm-Code, der, wenn auf einem Computer ausgeführt, sämtliche Schritte eines der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
Computerprogramm-Produkt mit einem Computer-lesbaren Medium, das einen Computerprogramm-Code gemäß Anspruch 11 trägt.