快速理解Java垃圾回收和jvm中的stw

java中stop-the-world机制简称stw，是在执行垃圾收集算法时，java应用程序的其他所有线程都被挂起（除了垃圾收集帮助器之外）。java中一种全局暂停现象，全局停顿，所有java代码停止，native代码可以执行，但不能与jvm交互；这些现象多半是由于gc引起。

gc时的stop the world(stw)是大家最大的敌人。但可能很多人还不清楚，除了gc，jvm下还会发生停顿现象。

jvm里有一条特殊的线程－－vm threads，专门用来执行一些特殊的vm operation，比如分派gc，thread dump等，这些任务，都需要整个heap，以及所有线程的状态是静止的，一致的才能进行。所以jvm引入了安全点(safe point)的概念，想办法在需要进行vm operation时，通知所有的线程进入一个静止的安全点。

除了gc，其他触发安全点的vm operation包括：

1. jit相关，比如code deoptimization, flushing code cache ；

2. class redefinition (e.g. javaagent，aop代码植入的产生的instrumentation) ；

3. biased lock revocation 取消偏向锁 ；

4. various debug operation (e.g. thread dump or deadlock check)；

监控安全点看看jvm到底发生了什么？

最简单的做法，在jvm启动参数的gc参数里，多加一句:

-xx:+printgcapplicationstoppedtime

它就会把全部的jvm停顿时间（不只是gc），打印在gc日志里。

2016-08-22t00:19:49.559+0800: 219.140: total time for which application threads were stopped: 0.0053630 seconds

这是个很有用的必配参数，可以打出几乎一切的停顿……

但是，在jdk1.7.40以前的版本，它居然没有打印时间戳，所以只能知道jvm停了多久，但不知道什么时候停的。此时一个土办法就是加多一句“ -xx:+printgcapplicationconcurrenttime”，打印jvm在两次停顿之间的正常运行时间（同样没有时间戳），但好歹能配合有时间戳的gc日志，反推出stop发生的时间了。

2016-08-22t00:19:50.183+0800: 219.764: application time: 5.6240430 seconds

如何打印出事哪种原因导致的停顿呢？

再多加两个参数：-xx:+printsafepointstatistics -xx: printsafepointstatisticscount=1

此时，在stdout中会打出类似的内容

vmop [threads: total initially_running wait_to_block]1913.425: gencollectforallocation [ 55 2 0 ] [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count[ 0 0 0 0 6 ] 0

此日志分两段，第一段是时间戳，vm operation的类型，以及线程概况

total: 安全点里的总线程数

initially_running: 安全点时开始时正在运行状态的线程数

wait_to_block: 在vm operation开始前需要等待其暂停的线程数

第二行是到达安全点时的各个阶段以及执行操作所花的时间，其中最重要的是vmop

spin: 等待线程响应

safepoint号召的时间

block: 暂停所有线程所用的时间

sync: 等于 spin+block，这是从开始到进入安全点所耗的时间，可用于判断进入安全点耗时

cleanup: 清理所用时间

vmop: 真正执行vm operation的时间

可见，那些很多但又很短的安全点，全都是revokebias，详见 偏向锁实现原理， 高并发的应用一般会干脆在启动参数里加一句"-xx:-usebiasedlocking"取消掉它。另外还看到有些类型是no vm operation， 文档上说是保证每秒都有一次进入安全点（如果这秒已经gc过就不用了），给一些需要在安全点里进行，又非紧急的操作使用，比如一些采样型的profiler工具，可用-dguaranteedsafepointinterval来调整，不过实际看它并不是每秒都会发生，时间不定。

在实战中，我们利用安全点日志，发现过有程序定时调用thread dump等等情况。不过因为安全点日志默认输出到stdout，因为性能及stdout日志的整洁性等原因，我们平时默认没有开启它。只有在需要时才打开。

再再增加下面三个参数，可以知道更多vm里发生的事情。可惜jvm不会因为设了这三个参数，就把安全点日志转移到vm.log里面来，而是白白打印了两次。

-xx:+unlockdiagnosticvmoptions -xx:+logvmoutput -xx:logfile=/dev/shm/vm.log

总结

本文关于快速理解java垃圾回收和jvm中的stw的介绍就到这里，希望对大家有所帮助，感兴趣的朋友可以参阅：浅谈java回收对象的标记和对象的二次标记过程 、java虚拟机装载和初始化一个class类代码解析 、java中map遍历方式的选择问题详解等，有什么问题可以随时留言，小编会及时回复大家的。