通过 JVM 日志来进行安全点分析

Posted 2020-10-10

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许多事件都可能会导致JVM暂停所有的应用线程。这类暂停又被称为”stop-the-world”（STW）暂停。触发STW暂停最常见的原因就是垃圾回收了（github中的一个例子），但不同的JIT活动(例子)，偏向锁擦除（例子），特定的JVMTI操作，以及许多场景也可能会导致应用程序暂停。

 

应用程序线程可以被安全地停止掉的那个时间点，就叫做安全点。这一术语也通常用来指代SWT暂停。

 

通常来讲GC日志都是打开的。然而，并非所有安全点的信息都能完整地记录下来。想获取到完整的日志，可以使用下列的JVM选项：

 

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime

 

从参数名字来看你可能会觉得是与GC相关的，其实不然——打开这些选项能够记录下所有的安全点，而不止是GC暂停的。如果你用上述的选项来运行下这个例子（github源码）

 

你会在标准输出中看到如下信息：

 

Application time: 0.3440086 seconds

Total time for which application threads were stopped: 0.0620105 seconds

Application time: 0.2100691 seconds

Total time for which application threads were stopped: 0.0890223 seconds

 

很通俗易懂（和GC日志相比来说）——从中你可以得知应用程序在前344毫秒中是在处理实际工作的，然后将所有线程暂停了62毫秒，紧接着又工作了210ms，然后又暂停了89ms。

 

你还可以将这些选项与GC的选项结合起来使用，比如将上面这个程序加上-XX:+PrintGCDetails 选项后再运行一次，输出则变成这样了；

 

[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 1375253K->0K(1387008K)] [ParOldGen: 2796146K->2049K(1784832K)] 4171400K->2049K(3171840K), [Metaspace: 3134K->3134K(1056768K)], 0.0571841 secs] [Times: user=0.02 sys=0.04, real=0.06 secs]

Total time for which application threads were stopped: 0.0572646 seconds, Stopping threads took: 0.0000088 seconds

 

综上可知，应用线程被强制暂停了57ms来进行垃圾回收。其中又有8ms是用来等待所有的应用线程都到达安全点。如果我们用同样的选项运行另一个例子(Github源码)的话，输出又变成这样的了：

 

Total time for which application threads were stopped: 0.0001273 seconds, Stopping threads took: 0.0000196 seconds

Total time for which application threads were stopped: 0.0000648 seconds, Stopping threads took: 0.0000174 seconds

 

光从这些信息我们无从得知是什么导致的暂停，因为看不出有任何的垃圾回收的活动。如果你想更详细地了解安全点的信息的话，可以使用这组JVM参数：

 

-XX:+PrintSafepointStatistics -XX:PrintSafepointStatisticsCount=1

 

启用这些参数使得JVM会将一些额外的信息记录到标准输出中，大概类似这样：

 

5.141: RevokeBias [ 13 0 2 ] [ 0 0 0 0 0 ] 0

Total time for which application threads were stopped: 0.0000782 seconds, Stopping threads took: 0.0000269 seconds

 

关于安全点的信息是按照如下的顺序进行显示的：

 

• JVM启动之后所经历的毫秒数（上例中是5.141）

• 触发这次暂停的操作名（RevokeBias）。 如果你看见”no vm operation”，就说明这是一个”保证安全点”。JVM默认每秒会触发一次安全点来处理那些非紧急的排队的操作。GuaranteedSafepointInterval选项可以用来调整这一行为（设置为0的话就会禁用该功能）

• 停在安全点的线程的数量（13）

• 在安全点开始时仍在运行的线程的数量（0）

• 虚拟机操作开始执行前仍处于阻塞状态的线程的数量（2）

• 到达安全点时的各个阶段以及执行操作所花的时间（0）

 

因此我们可以看出，使用了偏向锁会导致大量的STW暂停，尽管它们只花了几十毫秒。在如今这个大量使用并发的年代，禁用它们也不是什么罕见的事情。

 

不管怎样，多打印些日志总会减少一些麻烦事的。你可以使用如下的JVM参数：

 

-XX:+LogVMOutput -XX:LogFile=vm.log

 

所有的虚拟机日志都会输出到vm.log文件中。

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