【jvm学习笔记八】G1-线程中的安全点

在垃圾回收中，经常会STW，为了首先STW，jvm设计了安全点（safepoint）。那么什么是安全点？线程什么时候进入和离开安全点呢？

安全点概念

安全点：安全点可以理解为一些特殊位置，当代码执行到这些特殊位置时，则当前虚拟机的状态是安全可控的。这里的安全可控是指，虚拟机可以通过VM线程找到活跃对象，能够检查或更新Mutator线程状态等。
当Mutator达到安全点后，可以主动放弃CPU，让VM线程执行。让Mutator在安全点停止的原因有2个：1. 让VMThread能够原子的运行，不受Mutator的干扰，2. 在安全点停止更容易实现。当需要STW时，会产生一个VM_Operation并放入VMThread队列中，VMThread线程会循环处理这个队列里的请求。但在真正处理VM_Operation前需进入安全点，之后需要恢复安全点。代码如下：

void VMThread::loop() {
  assert(_cur_vm_operation == NULL, "no current one should be executing");

  while(true) {
      ....
      // 进入安全点
      SafepointSynchronize::begin();
      //执行VM_Operation
      evaluate_operation（_cur_vm_operation);
       // 退出安全点
      SafepointSynchronize::end();
    }
  }
}

进入安全点的方式

1. G1并发线程进入安全点
   像G1新引入的ConcurrentRefineThread、ConcurrentMarkThread和G1StringDedupThread线程，当这些线程在内部工作时会调用join，离开时候调用leave，主动放弃时调用yield。其中，用join判断VMThread是否发出了安全点的请求，若发出则等待。等并发线程leave后，VMThread就可以工作了。并发线程在leave后，在做下一次工作时，又会再调用join，若VMThread发出请求，
   就会进入等待。

2. 解释线程进入安全点
   如果Mutator是解释执行，即通过模板解释器执行字节码，那么该如何放弃CPU，JVM提供了一个正常的指令派发表和异常指令派发表，当需要进入安全点时，JVM会用异常指令派发表代替正常的指令派发表，那么线程执行完当前指令后就会进入异常指令派发表，异常指令派发表所有的栈顶状态缓存都会执行进入安全点的方法，从而进入安全点。

3. 编译线程进入安全点
   编译线程进入安全点是借助于Linux信号完成的。JVM在初始化时会生成一个全局的轮询页面。JIT在编译时会插入额外的汇编代码去轮询这个页面的状态，若不可读则产生一个SIGSEGV，JVM则会处理这个信号并最终将线程阻塞。

4. 正在执行本地代码的线程进入安全点
   如果线程正在运行本地代码，是无法访问Java对象的，此时VMThread可与本地代码并发运行。当此线程切换到Java代码执行的时候，那么就需要让这个线程暂停。JVM是通过在设置标志位来实现的，当切换到Java代码时，若发现标志位已设置则让自己暂停。