小師妹學JVM之:JVM中的Safepoints

簡介

java程序員都據說過GC，你們也都知道GC的目的是掃描堆空間，而後將那些標記爲刪除的對象從堆空間釋放，以提高可用的堆空間。今天咱們會來探討一下隱藏在GC背後的一個小祕密Safepoints。

GC的垃圾回收器

小師妹：F師兄，GC的垃圾回收器的種類爲何會有這麼多呀？使用起來不是很麻煩。而且我據說CMS在JDK9zhong已經被廢棄了。

小師妹，這麼多垃圾回收器實際是在JVM的發展過程當中創建起來的，在以前的文章中，咱們講到了目前的GC回收器有這樣幾種。

1. 基於分代技術的回收器

Concurrent mark sweep (CMS) ，CMS是mark and swap的升級版本，它使用多個線程來對heap區域進行掃描，從而提高效率。

因爲CMS的參數複雜性和性能問題，CMS已經在JDK9中被廢棄了。

Serial garbage collection，使用單一的線程來進行垃圾回收操做，其好處就是不須要和其餘的線程進行交互。若是你是單核的CPU，那麼最好就是選擇Serial garbage collection，由於你不能充分利用多核的好處。一樣的它也經常用在比較小型的項目中。

Parallel garbage collection，若是你是多核處理器，那麼Parallel GC多是你的選擇。

Parallel GC是JDK8中的默認GC。而在JDK9以後， G1是默認的GC。

G1 garbage collection,G1=Garbage First，它是爲替換CMS而生的，最先出如今java7中。

G1將heap區域劃分紅爲多個更小的區域，每一個小區域都被標記成爲young generation 或者old generation。從而運行GC在更小的範圍裏運行，而不是影響整個heap區域。

1. 非基於分代技術的回收器

Z Garbage Collection，ZGC是一個可擴展的，低延遲的GC。ZGC是併發的，並且不須要中止正在運行的線程。

ZGC是在JDK11中引入的。

固然還有正在研發中的其餘GC。

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分代回收器中的問題

小師妹：F師兄，分代回收器很差嗎？爲何還有新的ZGC等基於非分代技術的回收器？

分代垃圾回收器中有一個很是常見的現象就是"Stop The World"。什麼是Stop the world呢？

就是說在GC的時候，爲了進行垃圾回收，須要全部的線程都要暫停執行。全部的線程都暫停執行。

固然G1雖然是基於分代技術，可是G1其實是不會"Stop The World"的。

JVM定義了一些Root對象，從這些對象開始，找出他們引用的對象，組成一個對象圖。全部在這個圖裏面的對象都是有效的對象，反之不在對象圖中的對象就應該被回收。有效的對象將會被Mark爲alive。

這些Root對象包括：正在執行的方法中的本地對象和輸入參數。活動的線程，加載類中的static字段和JNI引用。

safepoints

爲了實現STW的功能，JVM須要提供一個機制，讓全部的線程能夠在某一個時刻同時停下來。這個停下來的時刻就叫作safepoints。

注意，這些停下來的線程不包括運行native code的線程。由於這些線程是不屬於JVM管理的。

JVM中的代碼執行其實有兩種方式，一種是JIT編譯成爲機器碼，一種是解釋執行。

在JIT中，直接將檢查代碼編譯進入了機器碼中。經過設置相應的標記位，從而在線程運行的過程當中執行暫停的指令。

仍是舉一個上篇文章中咱們提到的JMH的例子：

@Benchmark
    public void test1() {
        int length = array.length;
        for (int i = 0; i < length; i=i+1)
            array[i] ++;
    }

咱們看一下它的assembly code：

能夠看到其中有個test的指令，這個test指令就是生成的safe points。

經過設置標誌位，就能夠在線程運行時執行暫停操做。

若是是解釋執行的話，JVM保存了兩個字節碼的調度table，當須要safepoint的時候，JVM就進行table的切換，從而開啓safepoint。

safepoint通常用在什麼地方

通常狀況下，GC，JIT的反代碼優化，刷新code cache,類重定義 ,偏向鎖撤銷和其餘的一些debug操做。

咱們能夠經過使用-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime來print safepints的暫停時間。

-XX:+PrintSafepointStatistics –XX:PrintSafepointStatisticsCount=1這兩個參數能夠強制JVM打印safepoint的一些統計信息。

總結

Safepoint是垃圾回收中一個很是重要的概念，但願你們可以有所瞭解。

本文做者：flydean程序那些事

本文連接：http://www.flydean.com/jvm-jit-safepoints/

本文來源：flydean的博客

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