SafePoint安全點是什么

這篇文章主要介紹“SafePoint安全點是什么”，在日常操作中，相信很多人在SafePoint安全點是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”SafePoint安全點是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

前提概要

safepoint又稱為安全點，它是hotspot等JVM中的一個重要概念。下面我們分部分了解下safepoint是什么、safepoint的作用、safepoint是如何實現的以及作為開發者有哪些需要注意的地方。

SafePoint安全點是什么

JVM的主要任務是執行Java程序，而JVM運行時本身也是一個程序，但是為了執行Java程序JVM還有不少輔助工作，比如進行GC、JIT編譯等等。一般會把運行在JVM上的用戶Java程序稱為mutator。

GC為例，JVM中一般的GC都使用可達性分析，也就是從應用程序的一些GC Root(比如運行中的線程棧里的方法棧幀中本地變量表、操作數表中的引用、靜態變量引用等)開始通過引用進行引用圖遍歷，如果在JVM遍歷的過程中mutator也在運行，則mutator則可能會修改這個對象圖的引用關系，如果JVM不對這種并發修改進行特殊處理，可能導致一些非可回收對象沒有被遍歷到，從而被標記成垃圾對象而被錯誤的回收。(切記標記的都是存活的對象，而不是要被清除的，此外不會之遍歷不到就會被立刻回收，還需要考慮finalize方法進行再一次判斷)。

如果要完全并發GC，JVM的實現成本會比較大，并且很多情況下整體的吞吐量是會降低的。（聯想下并發編程中cas原子操作和加鎖的使用，如果競爭比較激烈使用加鎖效率更高，因為能夠減少cas循環的cpu消耗）

因此在很多GC收集器中都會有一些StopTheWorld階段，這個StopTheWorld就是safepoint。在safepoint中不會有mutator操作對象，并且線程棧和heap中每個位置的數據類型也是確定的(比如一個8bit的數據是long還是對象引用)。

一個線程要么在safepoint中，要么不在safepoint中。上面提到的StopTheWorld指的是全局safepoint(針對hotspot)，也就是要求所有線程都處于safepoint狀態。后面如果沒有特別說明safepoint也指的是全局safepoint。

safepoint是如何實現的

JVM如何通知線程進入safepoint

在hotspot實現中safepoint是協作式的，當JVM需要mutator進入safepoint時，會設置一個狀態標記表示要進入safepoint了，每個mutator線程都會在合適的時機檢查這個狀態標記，如果發現需要進入safepoint則會暫停自己。

這里的合適的時機的選取，既要不那么頻繁，避免增大運行時開銷（不能每走一步看一次），也不能太久不檢查，避免進入safepoint進入太慢（需要線程們都進入safepoint狀態才行，如果有一個線程一直干活不檢查safepoint會影響其他線程，畢竟其他線程都在等著）。

• 如果是compiled code(JIT編譯后的代碼)，JIT會在某些地方插入檢查代碼，比如方法調用返回和循環跳回的地方。

• 如果是interpreted code（解釋執行），JVM有兩個字節碼分發表，如果需要進入safepoint，則JVM會切換到有safepoint狀態檢查的那個分發表上。

各個線程如何檢查是否要進入safepoint

為了盡量減少開銷，hotspot中safepoint的狀態檢查的實現方式是讀取一個內存值，如果需要進入safepoint，則將這個內存頁設置成被保護的，這樣就會觸發一個page fault，然后就可以通過異常處理進入safepoint了。這種方式比準確讀取一個內存值（比如一個boolean數據)要輕量（因為需要內存同步)

大家可能會想到如果一個線程處于sleep，線程在執行JNI代碼時也處于safepoint中，并且其他的”阻塞”狀態也是在safepoint中，比如Thread.sleep，如果要退出線程要退出safepoint需要JVM允許，這樣就不會出現sleep狀態的線程在其他線程進入safepoint后突然運行這種情況了。

有哪些會引發safepoint的情況

除了一些GC階段需要safepoint內執行，其他的比較常見的操作有。

revoke bias

(偏向鎖撤銷，頻繁看到偏向鎖撤銷可以考慮關閉偏向鎖-XX:-UseBiasedLocking)

dump線程棧

無論是通過jstack還是通過jmx的，ThreadMXBean.getThreadInfo（maxDepth>0的情況)還是Thread.getAllStackTraces等方法，都會觸發safepoint，如果線程非常多則可能導致比較長時間的暫停。

class redefinition

(通過Instrument對象對類進行retransform或redefine)

code deoptimization

如何排查safepoint相關問題

在JVM啟動參數上增加一些參數可以打印出應用暫停和safepoint相關信息。

如果版本<=jdk8

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 
-XX:+PrintSafepointStatistics -XX:PrintSafepointStatisticsCount=1

如果版本>jdk8

-Xlog:gc*=info::time,tags,tid 
-Xlog:safepoint=info::time,tags,tid

一個示例

[2020-05-18T09:18:55.978-0800][19459][safepoint    ] Application time: 1.0038747 seconds
[2020-05-18T09:18:55.978-0800][19459][safepoint    ] Entering safepoint region: ThreadDump
[2020-05-18T09:18:55.980-0800][19459][safepoint    ] Leaving safepoint region
[2020-05-18T09:18:55.980-0800][19459][safepoint    ] Total time for which application threads were stopped: 0.0017502 seconds, Stopping threads took: 0.0000312 seconds

這個表示應用線程運行了1.0038747秒后，因為ThreadDump開始進入safepoint，應用線程被暫停了0.0017502秒，暫停這些線程花了0.0000312秒

到此，關于“SafePoint安全點是什么”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！