阿里二面：说说JVM的Stop the World？

Posted 2022-02-11 JavaEdge.

新生代GC案例

若系统不停运行，然后把Eden给搞满：

此时必然触发Minor GC，有专门GC线程执行GC，且对不同内存区域有不同垃圾回收器，这相当于GC线程和垃圾回收器配合，使用自己的GC算法对指定内存区域执GC：

垃圾回收一定会通过一个后台运行的GC线程，如针对新生代用ParNew垃圾回收器，其针对新生代采用复制算法：标记Eden区中的存活对象，然后全部转移到Survivor1，然后一次性清空Eden中垃圾对象：

接着系统继续运行，新对象继续分配在Eden：

当Eden再满，又触发Minor GC，此时已然是GC线程运行垃圾回收器中的算法逻辑：采用复制算法逻辑，标记Eden和Survivor1中的存活对象。

然后一次性把存活对象转移到Survivor2，接着把Eden和Survivor1中的垃圾对象都回收：

GC过程中，还能创建新对象吗？

我们假设允许：

如上所示，若一边垃圾回收器在想法把Eden和Survivor2里存活对象标记出来转移到Survivor1，然后还得想法把Eden 和Survivor2里的垃圾对象都清掉，结果这时系统程还在不停往Eden创建新对象。这些新对象有的又很快成垃圾对象，现在咋办？乱套了，对程序新创建的这些对象，你怎么让垃圾回收器去持续追踪这些新对象的状态呢？

如何才能在这次GC过程中：

• 把新对象中的那些存活对象转移到Survivor2？

• 如何把新创建的对象中的垃圾都给回收？

有的同学说，那是垃圾回收器的事啊！你得好好设计！

有些事情想着很简单，但是一旦你要在JVM实现必然很复杂。所以说，在GC过程中，同时还允许我们写的Java系统继续不停的运行在Eden里持续创建新的对象，目前看很不合适。

JVM的痛点：Stop the World

因为GC时，尽可能要让垃圾回收器专心工作，不能随便让我们写的Java系统继续新建对象了，所以此时JVM会在后台直接进入“Stop the World”：停止Java系统所有工作线程，让我们写的代码无法再运行！然后让GC线程能安心执行GC：

这就能让我们的系统暂停运行，不再创建新对象，同时让GC线程尽快完成GC工作：标记和转移Eden及Survivor2的存活对象到Survivor1，然后快速地一次性回收掉Eden和Survivor2中的垃圾对象：

GC完毕，即可继续恢复Java系统的工作线程运行，继续在Eden创建新对象：

Stop the World造成的系统停顿

假设Minor GC要运行100ms，则可能导致系统直接停顿100ms，不能处理任何请求。这100ms期间用户发起的所有请求都会出现短暂卡顿，因为系统工作线程不在运行，不能处理请求。假设是Web系统，可能导致你的用户从网页或APP点击一个按钮，平时只要几十ms就可以返回响应，现在因为Web系统JVM正在执行Minor GC，暂停所有工作线程，导致你的请求过来到响应返回，这次需等待几百ms。

因为内存分配不合理，导致对象频繁进入老年代，平均7、8min一次Full GC，而Full GC最慢，有时一次回收要进行几s甚至几十s。此时一旦频繁Full GC，你的系统每隔几min就会卡死几十s。这让用户体验极差。所以无论新生代GC还是老年代GC，都尽量不能频繁，也要避免持续时间过长。

不同的垃圾回收器的不同的影响

新生代的回收，Serial垃圾回收器就是用1个线程进行垃圾回收，然后此时暂停系统工作线程，所以一般服务器程序中很少用。平时常用的新生代垃圾回收器是ParNew，其针对服务器一般都是多核CPU有优化，支持多线程GC，可大幅提升回收性能，缩短GC时间。

大致原理：

CMS也是基于多线程的，且可使用一套独特的机制尽可能的在垃圾回收的过程中减少“Stop the World”的时间，避免长时间系统卡死。

G1更是将采用复杂的回收机制将回收性能优化到机制，尽可能更多的降低“Stop the World”的时间。JVM本身迭代演进，就是不断优化垃圾回收器机制和算法，尽可能降低垃圾回收的过程对系统运行的影响。

对于我们这些 crud boy，就得合理对线程系统优化内存分配和垃圾回收，尽可能减少垃圾回收的频率，降低垃圾回收的时间，减少垃圾回收对系统运行的影响。JVM优化也就是这样。