safe-point(safepoint 安全點) 和 safe-region(安全區域)

以 GC safe-point引入

GC如何找到不可用的對象

編寫代碼的時候是能夠知道對象不可用的，但對於程序來講，須要必定的方式來知曉，可用方法好比：編譯分析，引用計數，和對象是否可達

可達性分析

一個對象只要可以經過mutator觸達，那麼它就是「活」着的。若是Mutator棧的一個槽位包含了對象的引用，那麼對象就是直接可觸達。而從直接可達對象可觸達的對象一定也是可達的，於是可達性分析，只須要找到直接可達的引用。

直接可達的引用就是根引用，根引用的集合就是根的集合

mutator的上下文就包含了直接可達的數據，因此要獲取對象根集合就是要找到mutator上下文中的對象引用，而mutator的上下文指的就是它的棧、它的寄存器文件以及一些線程上特定的數據

全局數據自己也是直接可達的

可達性分析爲了確保能正確的決定對象是否存活，GC須要獲取mutator 上下文的一致性快照，而後枚舉全部的根對象。

這裏的一致性指的是 快照的抽取就像只在一個時間點發生，來避免丟失一些活着的對象

如何獲取 mutator上下文的一致性快照

一種簡單的方式就是在跟引用的過程當中暫停全部的線程。當mutator暫停了它的執行時，只有將全部引用信息保存在其上下文中，才能枚舉根的集合，這意味着，mutator須要可以告知那些棧的槽位有一用，那些寄存器持有引用。若是GC可以準確的獲取上述引用信息，它就稱做精準根集合枚舉。

沒法獲取就是不精準的，如下只講精準的

如何獲取精準的引用信息枚舉

對於java來講，JIT知曉全部的棧幀信息和寄存器的內容，當JIT編譯一個方法時，對於每條指令，它均可以去保存根引用信息，保存意味着額外的存儲空間，若是要存儲全部的指令就顯得花銷太大，另外在真實的運行過程當中也只有少數指令纔會成爲暫停點，所以JIT只須要保存這些指令點的信息就夠了。而真正有機會成爲暫停點的地方就稱做 safe-points，即可以安全的枚舉根集合的暫停點。

safe-point 定義

「A point in program where the state of execution is known by the VM」，即代碼中VM可以準確知道執行狀態的位置。
safe-point有多個種類

• GC safepoint，要觸發一次GC，JVM中的全部線程都必須達到GC safepoint
• Deoptimization safepoint,要觸發一次 deoptimization，須要執行deoptimization的線程要到達safepoint以後才能夠開始deoptimize

Hotspot中二者實如今一塊兒，概念上沒有直接聯繫，須要數據不同

如何保證mutator會在 safe-point暫停

當GC想要觸發一次回收時，它會設置一個標誌，mutator則週期性的去檢查(poll)這個標誌，若是檢查到了，就會立馬暫停，這裏的檢查點(poll points)也是安全點，由JIT負責把poll points放到合適的位置

那些地方適合設置檢查GC事件的標記

polling point插入的主要原則是:

1. polling point應該足夠多，防止GC等一個mutator的暫停太長，致使其餘mutator都走在等GC釋放空間，程序整個等待過長
2. polling point不能太頻繁致使運行時存儲開銷過大
3. polling自己也是有開銷的，不能過多

權衡下來只在必須和必要的地方加

1. 在分配地址的時候強制添加，由於分配空間頗有肯能致使回收，因此這裏是一個安全點
2. 長時間的執行通常意味着循環和方法調用，因此方法調用和循環返回最好加上

可是有時候並非長時間的執行，而是長時間的空閒，好比 sleep、block，線程在執行其餘的native函數，這些時候JVM沒法掌控執行能力，也就沒法響應GC事件。

不一樣的JVM選用不一樣的位置放置safepoint。

如何解決sleep/block 帶來的問題

引用safe-region。safe-region是指代碼快中沒有用到會變異的部分，這樣的代碼塊中，任何一個點均可以安全的枚舉根。當進入到safe-region中時，mutator會設置一個準備標記，在離開safe-region區域以前，會檢查GC是否已經完成了回收，若是沒有，那麼就暫停執行，若是有，就能夠直接離開safe-region區域，不須要暫停mutator

文章翻譯自 Xiao-Feng Li 博客

rednaxelafx對safepoint的回答

總結

代碼的執行過程當中，若是須要執行某些操做，好比GC，deoptimize,等等，必須知道當前程序全部線程運行到的地方，是否可以剛好知足我執行對應操做，而不會對應用程序自己形成損害，這些可以正確執行操做的地方也就是safepoint/saferegion