GC中的STW、OopMap、safePoint安全点、safeRegion

╰+攻爆jí腚メ 2023-02-14 02:23 10阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一. 问题背景
 *  二. 为什么会有safePoint
 *  三. safePoint是什么
 *  四. 线程停顿的方式
 *   *  4.1 抢先式中断
     *  4.2 主动式中断
 *  五. safePoint出现在哪些位置
 *  六. safeRegion
 *  七. 总结

# 一. 问题背景 #

遇到一个面试题“垃圾收集器”，其中涉及到了safepoint安全点，所以今天了解一下safepoint安全点

**此笔记仅供自己参考，如有错误请指正**

参考：[GCRoot与safePoint][GCRoot_safePoint]

# 二. 为什么会有safePoint #

GC Root包括以下对象：

1.  虚拟机栈中引用的对象
2.  方法区中类属性引用的对象
3.  方法区中常量池引用的对象
4.  本地方法栈JNI引用的对象

**这一过程称为根节点枚举，即垃圾回收的标记过程。所有的垃圾收集器在标记阶段都需要停止所有Java执行线程（即stop the world），以保证对象的引用状态不会改变**

**HotSpot虚拟机作为准确式虚拟机，维护了一个专门的映射表（OopMap）来记录哪些位置存放了对象的引用，来快速完成根节点枚举过程。**

**为每一个操作记录OopMap不现实（即jvm指令后面添加OopMap，会耗费大量的空间），HotSpot虚拟机引入了safePoint**

# 三. safePoint是什么 #

**safePoint是程序中的某些位置。线程执行到这些位置，此时线程的某些状态信息是可以确定的，在safePoint可以记录OopMap信息，线程在safePoint停顿，虚拟机进行GC。**

# 四. 线程停顿的方式 #

分为2种：抢先式中断；主动式中断

## 4.1 抢先式中断 ##

**虚拟机需要GC时，中断所有线程，让没有到达safePoint的线程继续执行至safePoint并中断**

## 4.2 主动式中断 ##

**虚拟机不直接中断线程，而是在内存设置标志位，当线程检查到标志位被设置了，则运行至safePoint时主动中断**

# 五. safePoint出现在哪些位置 #

一般出现在：

1.  循环体的结尾
2.  方法返回之前
3.  调用方法的call之后
4.  抛出异常的位置

这些位置保证线程不会长时间运行导致无法到达safePoint，避免其他线程都停顿等待本线程。

# 六. safeRegion #

safePoint无法解决 未到达safePoint 并且 处于休眠或者等待状态的情况，这时需要引入safeRegion。

**safeRegion是代码的一块区域或者线程状态，在safeRegion中线程执行与否无法影响对象引用的状态。线程进入safeRegion会给自己加标志，告诉虚拟机可以进行GC；线程准备离开时，safeRegion会询问虚拟机是否完成。**

# 七. 总结 #

上面对STW（stop the world）、OopMap、safePoint、safeRegion有了一定的了解，那么现在进行总结将它们串起来。

*  垃圾回收会判断对象是否存活，即采用可达性算法分析，这一过程也叫根节点枚举，也叫标记过程。为了防止在标记过程中对象引用的状态发生改变，所以会采取**STW**（stop the world），让所有线程都停止下来进行可达性分析。
 *  判断对象是否存活的时候需要扫描GC Root引用链，因此需要对这个扫描工作优化一下性能，即能快速扫描GC Root引用链，因此采用一个数据结构 **OopMap** 来记录对象引用的信息。
 *  在每一条jvm指令后面记录对象引用的信息（OopMap）显然会耗费大量的空间，因此准确式的HotSpot虚拟机引入类**safePoint**。safePoint是程序中的某些位置，线程在这些位置上其某些线程状态是可以确定的，可以记录OopMap。因此线程运行到safePoint时，线程会停顿下来，虚拟机进行GC垃圾回收。
 *  但是safePoint无法解决 未到达safePoint并且处于休眠或者等待的情况，这时引入**safeRegion**。safeRegion是代码的一块区域或者线程状态，在safeRegion中线程执行与否不会影响对象引用的状态。线程进入safeRegion会给自己加标志，告诉虚拟机可以进行GC垃圾回收。线程准备离开时，会咨询虚拟机是否完成GC。

[GCRoot_safePoint]: https://www.jianshu.com/p/7422487de3f2