是否有一种轻量级方法可以在 Java 9+ 中添加安全点

Question

在 Java 9+ 中是否有更便宜的方法调用来保持其安全点？

JVM 会在运行时移除安全点以提高效率，但这会使分析和监控代码变得更加困难。出于这个原因，我们特意在精心挑选的地方添加了一些琐碎的调用，以确保存在安全点。

public static void safepoint() {
    if (IS_JAVA_9_PLUS)
        Thread.holdsLock(""); // 100 ns on Java 11
    else
        Compiler.enable(); // 5 ns on Java 8
}

public static void optionalSafepoint() {
    if (SAFEPOINT_ENABLED)
        if (IS_JAVA_9_PLUS)
            Thread.holdsLock("");
        else
            Compiler.enable();
}

在 Java 8 上这个开销很好，但 Compiler.enable() 在 Java 9+ 中得到了优化，所以我们必须使用更昂贵的方法，或者不启用这个功能。

编辑：除了分析器，我使用safepoint() 从Thread.getStackTrace() 获得更好的细节，因此应用程序可以分析自身，例如当执行某项操作的时间过长时。

Answer 1

在 HotSpot JVM 中，安全点（JVM 可以安全地停止 Java 线程的地方）是

• 在从非内联方法返回之前；
• 在后向分支（即在循环中），除非循环被计算在内。循环计数，如果已知迭代次数有限，并且循环变量适合整数类型；
• 在线程状态转换时（本机 -> Java，本机 -> VM）；
• 在 JVM 运行时的阻塞函数中。

以上所有的地方，除了后向分支，都意味着至少有一个方法调用开销。所以，显然最便宜的设置安全点的方法是编写一个非计数循环：

public class Safepoint {
    private static volatile int one = 1;

    public static void force() {
        for (int i = 0; i < one; i++) ;
    }
}

volatile保证循环不会被优化器消除，不会被视为计数。

我通过-XX:+PrintAssembly 验证了安全点轮询指令插入到我调用Safepoint.force() 的任何位置。调用本身大约需要 1 ns。

但是，由于 JDK 8 中的一个错误，安全点轮询的存在还不能保证从不同线程获得的堆栈跟踪的正确性。本机方法调用设置最后一个 Java 帧锚点，从而“修复”堆栈跟踪。我想这就是您选择本机方法的原因。该错误已在 JDK 9+ 中修复。

顺便说一句，这里有几个原生方法的开销低于Thread.holdsLock：

Thread.currentThread().isAlive()
Runtime.getRuntime().totalMemory()

关于分析，基于安全点的分析器是completely broken in the first place。这实际上是我几年前开始async-profiler 项目的原因。它的目标是促进以低开销和无安全点偏差的方式对 Java 应用程序进行分析。