safe-point(safepoint 安全点) 和 safe-region(安全区域)

以 GC safe-point引入

GC如何找到不可用的对象?编写代码的时候是可以知道对象不可用的，但对于程序来说，需要一定的方式来知晓，可用方法比如：编译分析，引用计数，和对象是否可达

可达性分析

mutator 含义：，一般GC执行完之后，才会恢复应用的运行，而在GC相关文献中，这里的应用就是mutator

一个对象只要能够通过mutator触达，那么它就是“活”着的。如果Mutator栈的一个槽位包含了对象的引用，那么对象就是直接可触达。而从直接可达对象可触达的对象必定也是可达的，因而可达性分析，只需要找到直接可达的引用。

直接可达的引用就是根引用，根引用的集合就是根的集合

mutator的上下文就包含了直接可达的数据，所以要获取对象根集合就是要找到mutator上下文中的对象引用，而mutator的上下文指的就是它的栈、它的寄存器文件以及一些线程上特定的数据

全局数据本身也是直接可达的

可达性分析为了确保能正确的决定对象是否存活，GC需要获取mutator 上下文的一致性快照，然后枚举所有的根对象。

这里的一致性指的是 快照的抽取就像只在一个时间点发生，来避免丢失一些活着的对象

如何获取 mutator上下文的一致性快照

一种简单的方式就是在跟引用的过程中暂停所有的线程。当mutator暂停了它的执行时，只有将所有引用信息保存在其上下文中，才能枚举根的集合，这意味着，mutator需要能够告知那些栈的槽位有引用，那些寄存器持有引用。如果GC能够准确的获取上述引用信息，它就称作精准根集合枚举。

无法获取就是不精准的，以下只讲精准的

如何获取精准的引用信息枚举

对于java来说，JIT知晓所有的栈帧信息和寄存器的内容，当JIT编译一个方法时，对于每条指令，它都可以去保存根引用信息，保存意味着额外的存储空间，如果要存储所有的指令就显得花销太大，另外在真实的运行过程中也只有少数指令才会成为暂停点，因此JIT只需要保存这些指令点的信息就够了。而真正有机会成为暂停点的地方就称作 safe-points，即能够安全的枚举根集合的暂停点。

safe-point 定义

“A point in program where the state of execution is known by the VM”，即代码中VM能够准确知道执行状态的位置。 safe-point有多个种类

• GC safepoint，要触发一次GC，JVM中的所有线程都必须达到GC safepoint
• Deoptimization safepoint,要触发一次 deoptimization，需要执行deoptimization的线程要到达safepoint之后才可以开始deoptimize

Hotspot中两者实现在一起，概念上没有直接联系，需要数据不一样

如何保证mutator会在 safe-point暂停

当GC想要触发一次回收时，它会设置一个标志，mutator则周期性的去检查(poll)这个标志，如果检查到了，就会立马暂停，这里的检查点(poll points)也是安全点，由JIT负责把poll points放到合适的位置

那些地方适合设置检查GC事件的标记

polling point插入的主要原则是:

1. polling point应该足够多，防止GC等一个mutator的暂停太长，导致其他mutator都走在等GC释放空间，程序整个等待过长
2. polling point不能太频繁导致运行时存储开销过大
3. polling本身也是有开销的，不能过多

权衡下来只在必须和必要的地方加

1. 在分配地址的时候强制添加，因为分配空间很有肯能导致回收，所以这里是一个安全点
2. 长时间的执行一般意味着循环和方法调用，所以方法调用和循环返回最好加上

但是有时候并不是长时间的执行，而是长时间的空闲，比如 sleep、block，线程在执行其他的native函数，这些时候JVM无法掌控执行能力，也就无法响应GC事件。

不同的JVM选用不同的位置放置safepoint。

如何解决sleep/block 带来的问题

引用safe-region。safe-region是指代码快中没有用到会变异的部分，这样的代码块中，任何一个点都可以安全的枚举根。当进入到safe-region中时，mutator会设置一个准备标记，在离开safe-region区域之前，会检查GC是否已经完成了回收，如果没有，那么就暂停执行，如果有，就可以直接离开safe-region区域，不需要暂停mutator

总结

代码的执行过程中，如果需要执行某些操作，比如GC，deoptimize,等等，必须知道当前程序所有线程运行到的地方，是否能够恰好满足我执行对应操作，而不会对应用程序本身造成损害，这些能够正确执行操作的地方也就是safepoint/saferegion