为什么需要STW呢?试想你妈给你打扫房间的场景:把你撵出去,关上门,打扫干净,打开门,数落你,揍你…一套标准化流程后,房间干净了。打完你,***心情变好了,打麻将都能多赢点。
这里面有个关键环节:把你撵出去。尽管在打扫房间的过程中你可能不会制造垃圾,但是你的存在就有这个风险,所以必须把你撵出去。这话不是我说的,是从***行为中揣摩出来的。^_^
试想,如果不把你撵出去,你妈打扫垃圾的同时,你又陆陆续续制造了垃圾,那这场打扫房间的行动是不是变成了无法结束的行动啊。或者到某个时间点,你妈打扫了一半走了,丢下一句话:朽木不可雕也,孺子不可教也。
垃圾收集器也是一样的,为了保证清理垃圾的完整性,在某些环节,就会STW。比如所有垃圾收集器中都有的一个阶段:初始阶段,即扫描根对象,需要STW。小伙伴门看过的几乎所有资料,讲到这基本就没了对吧。但这不是子牙老师我的风格,咱们接着往后面说。
STW
JVM中要做到STW是很难的。为什么这么说呢?因为需要考虑很多很多因素。
一、JVM中存在多种类型的会发生改变内存行为的线程:
执行业务逻辑的用户线程
执行native方法的Java线程
执行垃圾收集的GC线程
执行即时编译的JIT线程
二、每种类型的线程个数,在需要STW的那一刻,可能都不止一个。
三、每种类型的线程,在需要STW的那一刻,执行到的代码位置也未可知。
四、每种类型的线程阻塞的点还不能随机。因为线程在阻塞前需要更新OopMap。
OopMap是什么?你可以理解成是记录这个线程一路跑下来经历过的所有Java对象的集合。为什么要有OopMap呢?因为没有的话,你就得扫描整个栈,去查找根对象。
这里说的只是查找根对象的一种情况哈,勿抬杆,我会记仇。^_^
如何暂停线程
听我这么一分析,好像确实很复杂哈。那如果是你来实现,你会怎么解决呢?小伙伴门可以想一想。经常想这样有深度的问题,有利于提高你的思考深度。
我们还是来看看JVM是如何高明地解决的吧。
如果线程随便哪个位置阻塞都合适,这个问题就会简单一百倍。但是这里简单了,给其他地方就带来了灾难。就是说线程阻塞前需要更新OopMap,如果不更新,没有这个数据的话,GC时就需要扫描所有线程的所有栈的所有栈帧来查找根对象。
OopMap的存在,其实又是一种空间换时间的策略。因为相比内存的价格,降低GC延时明显更重要。
但是JVM的执行流那么多,何时?在什么地方?更新OopMap呢?这就是安全点存在的意义。安全点同时解决了STW及更新OopMap。
其实也可以这样说,不理解安全点就无法理解STW,甚至于无法理解GC。
安全点
安全点涉及的知识点非常多、非常底层。本篇文章就讲安全点中与STW相关的知识点。其他的知识点后面会写系列文章展开讲。感兴趣的小伙伴可以关注我公众号关注我的发文动态:硬核子牙。
这段代码是大家看GC源码时经常看到的
SafepointSynchronize::begin
我把hotspot源码中核心的代码粘过来
这段代码到底做了哪些事情呢:
告诉JVM马上要开始GC(下雨)了,开始做准备工作了(准备收衣服了)。本质就是修改一些属性位。比如第5行代码,通知解释器做好准备工作,迎接GC到来。
将polling_page对应的物理页设置成不可读状态。这步非常非常重要。等下说。
不停检测,确定是否所有的线程都已进入安全点。只有都已进入安全点,才能执行GC逻辑。
STW的真面目
安全点是如何解决让所有的线程都阻塞的呢?开启安全点为什么要将物理页的属性改为不可读呢?
因为JVM在生成执行流代码的时候,都会在适合作为安全点的地方插入一段代码
这段代码就是安全点的本质,也是触发STW的本质。什么意思呢?如果os::_polling_page对应的物理页属性是可读的,这段代码并没什么特殊意义。但是如果是不可读的,读的时候就会触发段异常,对应的操作系统信号:SIGSEGV。
JVM捕获了这个异常,并进行了处理。所有的线程都是在这个地方STW的。
这就是安全点难的地方,涉及到的知识点太多太底层!其实我搞手写JVM小班的核心目的不是带你写一个JVM,其一是让你通过手写JVM了解hotspot的体系,你才能看得懂hotspot源码。其二,也是最核心的,掌握底层。因为掌握了底层,你对技术就没有恐惧之心了,你会觉得你无所不能。事实上,相对的无所不能是可以做到的,只是需要时间沉淀。啰嗦了两句哈。
GC结束后唤醒所有阻塞的线程,小伙伴们应该能想到是在哪里?如何唤醒的了吧
以上就是JVM中如何做到STW使程序暂停的详细内容,更多关于STW如何暂停程序的资料请关注编程网其它相关文章!