JVM-GC时的安全点Safe Point与安全区域Safe Region

乔微博

• 问题的提出：JVM的GC实在任何时刻都会发生吗？
  
• 先给出答案：不是的，只有stw（stop the world）即用户线程停下来后才会执行，那么用户线程千千万，如何治理呢？有办法，就是此处的安全点和安全区域。
  

1.什么是安全点Safe Point

程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC ， 只有在特定的位置才能停顿下来开始GC ， 这些位置称为“ 安全点（Safepoint）。
2.安全点的选择

安全点的选择很重要， 如果太少可能导致GC 等待的时间太长， 如果太频繁可能导致运行时的性能问题。大部分指令的执行时间都非常短暂，通常会根据“ 是否具有让程序长时间执行的特征” 为标准。比如： 选择一些执行时间较长的指令作为safe Point ，如：

• 循环的末尾
  
• 方法临返回前
  
• 调用方法之后
  
• 抛异常的位置
  

3. GC时线程的中断策略

如何在GC生时， 检查所有线程都跑到最近的安全点停顿下来呢？

• 抢先式中断： （ 目前没有虚拟机采用了）
  首先中断所有线程。如果还有线程不在安全点， 就恢复线程， 让线程跑到安全点。
  
• 主动式中断：
  设置一个中断标志， 各个线程运行到Safe Point的时候主动轮询这个标志，如果中断标志为真， 则将自己进行中断挂起。（客栈门上安装了一个显示器，上面会显示ture,或者false。如果系统需要垃圾回收，就会更新这个状态为true，线程到了客栈后看到为true，就进店别别出来了。）
  

4.安全区域Safe Region

• SafePoint 机制保证了程序执行时， 在不太长的时间内就会遇到可进入GC的safepoint 。但是， 程序“ 不执行” 的时候呢？ 例如线程处于Sleep 状态或Blocked 状态， 这时候线程无法响应JVM的中断请求， “ 走” 到安全点去中断挂起，JVM也不太可能等待线程被唤醒。对于这种情况， 就需要安全区域(Safe Region) 来解决。
  
• 安全区域是指在一段代码片段中， 对象的引用关系不会发生变化， 在这个区域中的任何位置开始GC 都是安全的。我们也可以把Safe Region 看做是被扩展了的Safepoint
  

5.安全区域Safe Region-执行流程

实际执行时：
1 、当线程运行到 Safe Region 的代码时， 首先标识己经进入了safe Region ，如果这段时间内发生GC ,JVM会忽略标识为 Safe Region 状态的线程(认为它是安全的)：
2 、当线程即将离开时， 会检查JVM是否己经完成GC ， 如果完成 ， 则继续运行， 否则线程必须等待直到收到可以安全离开Safe Region 的信号为止。

• 一句话，睡觉可以，请先进入酒店再睡觉，并且进去是在屏幕上说一声我进入安全区域了，在睡觉。这样做的目的就是当要GC的时候不至于找不到你，如果看到屏幕上有你这个线程的名字，就知道你是安全的，就会忽略你；
  
• 你（线程）睡醒了要出门了。抬头看看大屏幕是不是安全在出去（true），如果不安全（false）就在酒店待着，别出门，等到gc完成后，状态变为false在出门。
  

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