JVM 进阶 (八)：Stop The World

一、前言

小伙伴还记得《JVM 进阶 (六)：鲜为人知的二次标记》中我们留下的一个问题吗？什么是停顿类型！经过前面的学习，我们知道JVM垃圾回收首先是需要经过标记的。对象被标记后就会根据不同的区域采用不同的收集方法。看上去很完美的一件事情，其实并不然。

二、STW

大家有没有想过这样一件事情，当虚拟机完成两次标记后，便确认了可以回收的对象。但是，垃圾回收并不会阻塞我们程序的线程，他是与当前程序并发执行的。所以问题就出在这里，当GC线程标记好了一个对象的时候，此时我们程序的线程又将该对象重新加入了“关系网”中，当执行二次标记的时候，该对象也没有重写finalize()方法，因此回收的时候就会回收这个不该回收的对象。

虚拟机的解决方法就是在一些特定指令位置设置一些“安全点”，当程序运行到这些“安全点”的时候就会暂停所有当前运行的线程（Stop The World 所以叫STW），暂停后再找到“GC Roots”进行关系的组建，进而执行标记和清除。

这些特定的指令位置主要在：

• 循环的末尾；

• 方法临返回前 / 调用方法的call指令后；

• 可能抛异常的位置；

找到“GC Roots”也是要花很长的时间，然而这里又有新的解决方法，就是通过采用一个OopMap的数据结构来记录系统中存活的“GC Roots”，在类加载完成的时候，虚拟机就把对象内偏移量上的类型数据计算出来保存在OopMap，通过解释OopMap就可以找到堆中的对象，这些对象就是GC Roots。而不需要一个一个的去判断某个内存位置的值是不是引用。这种方式也叫准确式 GC。

回到最开始的问题，那个停顿类型就是刚刚所说的STW，至于有GC和Full GC之分，还有Full GC (System)。个人认为主要是Full GC时STW的时间相对GC来说时间很长，因为Full GC针对整个堆以及永久代的，因此整个GC的范围大大增加；还有就是 JVM 回收算法就是我们之前说过的“标记--清除--整理”，这里也会损耗一定的时间。所以在优化JVM的时候，减少Full GC的次数也是经常用到的办法。

本文篇幅较短，主要为下一章要讲的收集器打下基石，各位只要知道GC之前还有STW这一步骤和知道OopMap以及安全点的存在即可。

三、拓展阅读 年轻代收集器

正如上面所讲的，STW即GC时候的停顿时间，他会暂停我们程序中的所有线程。如果STW所用的时间长而且次数多的话，那么我们整个系统稳定性以及可用性将大大降低。

因此我们在必要的时候需要对虚拟机进行调优，调优的主要目标之一就是降低STW的时间，也就是减少Full GC的次数。那么这里我们从调优的角度来分析各个收集器的优势与不足。

3.1 收集器

首先从作用于年轻代的收集器开始（采用复制的收集算法）：

• Serial 收集器：一个单线程收集器，在进行回收的时候，必须暂停其他所有的工作线程，直到收集结束。缺点：因为要完全暂停线程，所以用户体验不佳。但是由于新生代回收得较快，所以停顿的时间非常少，而且没有线程切换的开销，因此也简单高效。通过-XX:+UseSerialGC参数启用。

• ParNew 收集器：这个是 Serial 收集器的多线程版本，适用于多核CPU的设备。但对于单核的设备来说，需要进行线程之间的切换，效率反而没有单线程的高。通过-XX:ParallelGCThreads参数限制收集的线程数，-XX:+UseParNewGC参数启用。

• Parallel Scavenge 收集器：该收集器是JVM默认年轻代收集器。他的关注点和其他的收集器不同，其他的关注点是尽可能的缩短Full GC的时间。而该收集器关注的是一个可控的吞吐量。吞吐量=运行代码的时间/(运行代码的时间+GC 的时间)，通过参数-XX:MaxGCPauseMillis设置最大GC的停顿时间和-XX:GCTimeRatio设置吞吐量的大小。通过-XX:+UseParallelGC参数启用。主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。

另外，可以通过-XX:+UseAdaptiveSizePolicy参数开启自适应调节策略，这样可以免去我们自己设置堆内存的一些细节参数，比如新生代内存大小，Eden与Survivor之间的比例等等。这个参数适合对内存手工优化存在困难的时候使用，他能监控系统当前的状态，通过动态调整以达到最大的吞吐量。

这里我们大概了解了下年轻代的收集器，下面一张图给大家总结一下：