安全点与安全区域详解

对于以前GC垃圾收集器的学习回忆【http://www.javashuo.com/article/p-xcmnozpx-ge.html】一下都有哪些垃圾收集器：

接下来则会对CMS这种超级复杂的一个垃圾回收器进行一个学习，相比serial收集器仍是parallel收集器，CMS这种收集器不管是在处理的阶段上，仍是在它的实现的复杂性上，都远远的要超过咱们以前所接触过的各类各样的其它垃圾回收器，CMS的复杂性体现是多方面的：首先是它的源代码是很是复杂，在新版本的JDK中已经将CMS这个垃圾回收器标记为@Deprecated的了， 对于为啥会将它标记为@Deprecated在国外twtter上有这么一个“段子”，缘由是因为当时编写CMS的人已经离职了，离职以后新接手的人是不管如何也看不懂CMS的C++源代码，因此从侧面也能反应CMS垃圾收集器是有多么的复杂。 对于咱们而言无论代码实现上是如何的复杂，首先得从原理上去理解CMS这种垃圾回收器究竟是作什么事情的？到底有什么特色为啥它这么复杂？为啥如此复杂的回收器还能普遍的存在于各个版本的JDK当中？像我们实现用的JDK8也是能够正常去使用这个CMS回收器的，只要在JVM的启动参数上加上相应CMS回收器也能正常使用了。CMS是隶属于老年代的垃圾回收器，而新生代基本上都会采用复制算法，不管是serial收集器仍是parallel收集器，因此在新生代中就会存在一个Eden区域和两个Survivor【From、To】区域，而在老年代中通常是会使用标记-清除【mark-sweep】或标记-整理算法【mark-compact】，因此接下来会来理解CMS垃圾回收器的基本原理，而首先对它的理论的了解是助于咱们能了解其原理的基础，因此。。直接硬着头皮来了解理论：

枚举根节点：

当执行系统停顿下来以后，并不须要一个不漏地检查完全部执行上下文和全局的引用位置，虚拟机应当是有办法直接得知哪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：

关于这个概念其实在以前理论的学习中是已经提到过的，回忆一下：

因此接下来了解一下这个概念。

• 在OopMap的协助下，HotSpot能够快速且准确地完成GC Roots枚举，但一个很现实的问题随之而来：可能致使引用关系变化，或者说OopMap内容变化的指令很是多，若是为每一条指令都生成对应的OopMap，那将会须要大量的额外空间，这样GC的空间成本将会变得更高。
• 实际上，HotSpot并无为每条指令都生成OopMap，而只是在“特定的位置”记录了这些信息，这些位置称为安全点（Safepoint） ,既程序执行时并不是在全部地方都能停顿下来开始GC，只有在达到安全点时才能暂停。这里解释一下：当JVM遇到空间不够的时候会执行垃圾回收，但并非在系统的任什么时候刻均可以执行垃圾回收，必需要等到程序执行到一个称之为安全点这样的一个位置上才能够进行GC。
• Safepoint的选定既不可能太少以致于让GC等待时间太长，也不能过于频繁以致于过度增大运行时的负载。因此，安全点的选定基本上是以“是否具备让程序长时间执行的特征”为标准进行选定的----由于每条指令执行的时间很是短暂，程序不太可能由于指令流长度太长这个缘由而过长时间执行，“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，因此具备这些功能的指令才会产生Safepoint。
• 对于Safepoint，另外一个须要考虑的问题是如何在GC发生时让全部线程（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（Preemptive Suspension）和主动式中断（Voluntary Suspension）。
• 抢占式中断：它不须要线程的执行代码主动去配合，在GC发生时，首先把全部线程所有中断，若是有线程中断的地方不在安全点上，就恢复线程，让它“跑”到安全点上。
• 主动式中断：当GC须要中断线程的时候，不直接对线程操做，仅仅简单地设置一个标志，各个线程执行时主动去轮循这个标志，发现中断标志为真时就本身中断挂起。轮循标志的地方和安全点是重合的【这个很关键，这样经过标志来中断恰好是在安全点上发生的】，另外再加上建立对象须要分配内存的地方。注意：如今几乎没有虚拟机采用抢占式中断来暂停线程从而响应GC事件。

安全区域：

• 在使用Safepoint彷佛已经完美地解决了如何进入GC的问题，但实际上状况却并不必定。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。但若是程序在“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，这时候线程没法响应JVM的中断请求，JVM也显示不太可能等待线程从新分配CPU时间。对于这种状况，就须要安全区域（SafeRegin）来解决了。
• 在线程执行到Safe Region中的代码时，首先标识本身已经进入了Safe Region，那样，当在这段时间里JVM要发起GC时，就不用管标识本身为Safe Region状态的线程了，在线程要离开Safe Region时，它要检查系统是否已经完成了根节点枚举（或者是整个GC过程），若是完成了，那线程就继续执行，不然它就必须等待直到收到能够安全离开Safe Region的信号为止。

以上的理论确实是有点头大，木关系，以后慢慢会经过实践再来理解的~~