hello，小伙伴们好，我是江湖人送外号[道格牙]的子牙老师。
今天还是五一哈，紧张刺激的工作终于迎来一个小长假，祝大家玩得开心。我呢，没出去玩。年纪大了，反而更喜欢单纯的计算机世界了。haha，真实原因是没人陪，只能在家与代码为伴。^_^
最近在看GC那块的源码，想把之前遗留的一些疑惑给整明白。恰好今天在群里看到有小伙伴在问：看了无数的资料，还是觉得STW好抽象啊，谁能告诉我STW到底是什么？本来五一不准备写文章的，择日不如撞日吧，就写篇文章告诉大家STW到底长什么样子。GC时一定会谈到的一个概念：安全点，又是什么？
今天不谈手写JVM小班，就说一句：Java领域最卷技术，全网唯一教你手写虚拟机的直播课程，已完成既定的招生目标，处于佛系招生阶段。如果你还想学习，五月二十号前来报名还来得及，之后的只能跟二期班。二期班会加入多线程，价格会贵一些。报名一期是可以免费学习二期的哈。想跟子牙老师学习的小伙伴加我微信咨询：jvm-ziya。
问题分析
STW，即Stop The World。
为什么需要STW呢？试想你妈给你打扫房间的场景：把你撵出去，关上门，打扫干净，打开门，数落你，揍你…一套标准化流程后，房间干净了。打完你，你妈的心情变好了，打麻将都能多赢点。这里面有个关键环节：把你撵出去。尽管在打扫方面的过程中你可能不会制造垃圾，但是你的存在就有这个风险，所以必须把你撵出去。这话不是我说的，是从你妈的行为中揣摩出来的。^_^
试想，如果不把你撵出去，你妈打扫垃圾的同时，你又陆陆续续制造了垃圾，那这场打扫房间的行动是不是变成了无法结束的行动啊。或者到某个时间点，你妈打扫了一半走了，丢下一句话：朽木不可雕也，孺子不可教也。 垃圾收集器也是一样的，为了保证清理垃圾的完整性，在某些环节，就会STW。比如所有垃圾收集器中都有的一个阶段：初始阶段，即扫描根对象，需要STW。小伙伴门看过的几乎所有资料，讲到这基本就没了对吧。但这不是子牙老师我的风格，咱们接着往后面说。
STW
JVM中要做到STW是很难的。为什么这么说呢？因为需要考虑很多很多因素。
一、JVM中存在多种类型的会发生改变内存行为的线程：
- 执行业务逻辑的用户线程
- 执行native方法的Java线程
- 执行垃圾收集的GC线程（并行并发垃圾收集需要考虑）
- 执行即时编译的JIT线程
二、每种类型的线程个数，在需要STW的那一刻，可能都不止一个。
三、每种类型的线程，在需要STW的那一刻，执行到的代码位置也未可知。
四、每种类型的线程阻塞的点还不能随机。因为线程在阻塞前需要更新OopMap。OopMap是什么？你可以理解成是记录这个线程一路跑下来经历过的所有Java对象的集合。为什么要有OopMap呢？因为没有的话，你就得扫描整个栈，去查找根对象。这里说的只是查找根对象的一种情况哈，勿抬杆，我会记仇。^_^
如何暂停线程
听我这么一分析，好像确实很复杂哈。那如果是你来实现，你会怎么解决呢？小伙伴门可以想一想。经常想这样有深度的问题，有利于提高你的思考深度。我们还是来看看JVM是如何高明地解决的吧。
如果线程随便哪个位置阻塞都合适，这个问题就会简单一百倍。但是这里简单了，给其他地方就带来了灾难。就是说线程阻塞前需要更新OopMap，如果不更新，没有这个数据的话，GC时就需要扫描所有线程的所有栈的所有栈帧来查找根对象。OopMap的存在，其实又是一种空间换时间的策略。因为相比内存的价格，降低GC延时明显更重要。 但是JVM的执行流那么多，何时？在什么地方？更新OopMap呢？这就是安全点存在的意义。安全点同时解决了STW及更新OopMap。其实也可以这样说，不理解安全点就无法理解STW，甚至于无法理解GC。
安全点
安全点设计的知识点非常多、非常底层。本篇文章就讲安全点中与STW相关的知识点。其他的知识点后面会写系列文章展开讲。感兴趣的小伙伴可以关注我公众号关注我的发文动态：硬核子牙。
这段代码是大家看GC源码时经常看到的
SafepointSynchronize::begin
我把hotspot源码中核心的代码粘过来
这段代码到底做了哪些事情呢：
- 告诉JVM马上要开始GC（下雨）了，开始做准备工作了（准备收衣服了）。本质就是修改一些属性位。比如第5行代码，通知解释器做好准备工作，迎接GC到来。
- 将polling_page对应的物理页设置成不可读状态。这步非常非常重要。等下说。
- 不停检测，确定是否所有的线程都已进入安全点。只有都已进入安全点，才能执行GC逻辑。
STW的真面目
安全点是如何解决让所有的线程都阻塞的呢？开启安全点为什么要将物理页的属性改为不可读呢？
因为JVM在生成执行流代码的时候，都会在适合作为安全点的地方插入一段代码
这段代码就是安全点的本质，也是触发STW的本质。什么意思呢？如果os::_polling_page对应的物理页属性是可读的，这段代码并没什么特殊意义。但是如果是不可读的，读的时候就会触发段异常，对应的操作系统信号：SIGSEGV。
JVM捕获了这个异常，并进行了处理。所有的线程都是在这个地方STW的。
这就是安全点难的地方，涉及到的知识点太多太底层！其实我搞手写JVM小班的核心目的不是带你写一个JVM，其一是让你通过手写JVM了解hotspot的体系，你才能看得懂hotspot源码。其二，也是最核心的，掌握底层。因为掌握了底层，你对技术就没有恐惧之心了，你会觉得你无所不能。事实上，相对的无所不能是可以做到的，只是需要时间沉淀。啰嗦了两句哈。
GC结束后唤醒所有阻塞的线程，小伙伴们应该能想到是在哪里？如何唤醒的了吧
结语
我是子牙老师，喜欢钻研底层，深入研究Windows、Linux内核、JVM。喜欢分享硬核知识，如果你也喜欢研究底层，喜欢硬核知识，可以关注我公众号：硬核子牙。
