Java中的 stop the world是什么？

news2024/11/24 22:37:22

一、概述；

从字面上讲，就是停止这个世界，看到这个字眼，就觉得这是可怕的事情，那到底什么是stop-the-world？

stop-the-world，简称 STW，指的是 GC 事件发生过程中，会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停，没有任何响应，有点像卡死的感觉，这个停顿称为 STW。

举例：

可达性分析算法中枚举根节点（GC Roots）会导致所有Java执行线程停顿。

停顿的原因：

分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行
一致性指整个分析期间整个执行系统看起来像被冻结在某个时间点上
如果出现分析过程中对象引用关系还在不断变化，则分析结果的准确性无法保证

二、为什么需要STW(stop the world)

垃圾回收是根据可达性分析算法，搜索GC Root根的引用链，将不在引用链上的对象当做垃圾回收，设想我们执行某个方法的时候，此时产生了很多局部变量，刚好老年代满了需要进行Full gc，如果不停止线程，垃圾回收正在根据这些局部变量也就是GC Root根搜索引用链，此时这个方法结束了，那么这些局部变量就都会被销毁，这些引用链的GC Root根都销毁了，这些引用当然也成了垃圾对象，这样就会导致在垃圾回收的过程中还会不断的产生新的垃圾。

但是Stop-The-World的结果是比较严重的，如果用户正在浏览你的网站，应用程序突然Stop-The-World，所有线程被挂起，那么用户就会感觉你的网站卡住了，尽管gc时间是比较快的，但是如果并发量比较大，用户感知是比较明显的，会影响用户体验。

简明地说：

java进行垃圾回收时使用可达性分析，从GC Root向下判断对象是否有引用，如果不把所有线程进入safe points并阻塞起来就会出现对象上一秒没有引用被删除，后一秒又出现引用，导致错误的产生

三、stop-the-world示例：

被 STW 中断的应用程序线程会在完成 GC 之后恢复，频繁中断会让用户感觉像是网速不快造成电影卡顿一样，所以我们需要减少 STW 的发生。

STW 事件和采用哪款 GC 无关，所有的 GC 都有这个事件。

哪怕是G1也不能完全避免Stop一the一world情况发生，只能说垃圾回收器越来越优秀，回收效率越来越高，尽可能地缩短了暂停时间。

STW是JVM在后台自动发起和自动完成的。在用户不可见的情况下，把用户正常的工作线程全部停掉。
开发中采用System.gc（）；会导致Stop一the一world的发生。

源码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class StopTheWorldDemo {

    public static void main(String[] args) {
        WorkThread w = new WorkThread();
        PrintThread p = new PrintThread();
        w.start();
        p.start();
    }

    public static class WorkThread extends Thread {
        List<byte[]> list = new ArrayList<byte[]>();

        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                        byte[] buffer = new byte[1024];
                        list.add(buffer);
                    }

                    if (list.size() > 10000) {
                        list.clear();
                        System.gc();//会触发full gc，进而会出现STW事件
                    }
                }
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static class PrintThread extends Thread {
        public final long startTime = System.currentTimeMillis();

        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    // 每秒打印时间信息
                    long t = System.currentTimeMillis() - startTime;
                    System.out.println(t / 1000 + "." + t % 1000);
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }


}