jvm原理（45）安全点与安全区域详解

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concurrent mark sweep

枚举根节点

  • 当执行系统停顿下来后，并不需要一个不漏的检查完所有执行上下文呵呵全局的引用位置，虚拟机应当是由办法直接得知那些地方存放着对象引用。在hotspot
    的实现中，是使用一组称为OopMap的数据结构来达到这个目的的。

安全点

-在OopMap的协助下，HotSpot可以快速且准确地完成GC Roots枚举，但一个很现实的问题随之而来，可能导致引用关系变化，或者说OopMap内容变化的指令
非常多，如果为每一条指令都生成对应的OopMap，那将会需要大量的额外空间，这样GC的空间成本将会变得更高。

  • 实际上，HotSpot并没 有为每条指令都生成OopMap，而是只在“特定的位置”记录了这些信息，这些位置称为“安全点(safepoint)”，即程序执行时并非
    所有地方都能停顿下来开始GC，只有在达到安全点时才能暂停。
  • Safepoint的选定既不能太少以至于GC等待时间太长，也不能过于频繁以至于过分增大运行时的负载，所以，安全点的选定基本上是以“是否具有程序长时间执行的特征”
    为标准选定的—因为每条指令执行的时间非常短暂，程序不可能因为指令流长度太长这个原因而过长时间运行，“长时间执行”的最明显特征就是指令序列
    复用，例如方法调用、循环跳转、异常跳转等，所以具有这些功能的指令才会产生Safepoint。
  • 对于safepoint，另一个需要考虑的问题是如何在GC发生时让所有线程(这里不包括执行jni调用的线程)都“跑”到最近的安全点上再停顿下来：抢占式中断
    (Preemtive Suspension)和主动式中断(voluntary suspension)
    -抢占式中断：他不需要线程的执行代码主动去配合，在GC发生时，首先把所有线程全部中断，如果有线程中断的地方不在安全点上，就恢复线程，让它“跑”
    在安全点上。
  • 主动式中断：当GC需要中断线程的时候，不直接对线程操作，仅仅简单地设置一个标志，各个线程执行时主动去轮询这个标志，发现中断标志为真时就
    自己中断挂起。轮询标志的地方和安全点是重合的，另外再加上创建对象需要分配内存的地方。
  • 现在几乎没有虚拟机采用抢占式中断来暂停线程而响应GC事件。

安全区域

  • 在使用safepoint似乎已经完美地解决了如何进入GC的问题，但实际上情况却并不一定。safepoint机制保证了程序执行时，在太长的时间内就会遇到
    可进入GC的safepoint。但是如果程序在“不执行”的时候呢？所谓程序不执行就是没有分配CPU时间，典型的例子就是处于sleep状态或者blocked状态，
    这时候程序无法响应jvm的中断请求，jvm也显然不可能等待线程重新分配cpu时间，对于这种情况，就需要安全区域(saferegin)来解决。

  • 在线程执行到saferegion中的代码时，首先标示自己已经进入safe region，那样，当在这段时间里jvm要发起GC时，就不用标示自己为safe region状态的
    状态的线程了，在线程要离开safe region时，他要检查系统是否已经完成了根节点枚举（或者整个gc过程），如果完成了，那线程就继续执行，
    否则他就必须等待直到收到可以安全离开safe region的信号为止。