OopMap数据结构

安全点
目前Java虚拟机都是采用准确是GC，当执行系统停下来之后，并不需要一个不漏的检查完所有执行上下文和全局的引用位置，虚拟机有办法直接得到哪些地方存放在对象的引用。在HotSpot中，使用了一组OopMap数据结构来实现这个功能。

当一个类加载完之后，HotSpot就把对象是什么类型数据计算出来，在JIT（即时编译）的时候也记录下栈和寄存器哪些位置是引用，这样GC时就可以直接得到有哪些对象的引用。

OopMap不可能为每一条指令都创建一个OopMap只能在特定的位置记录一下，这些位置称为安全点。也就是说程序并非在任何地方都可以进行GC，只有到达安全点之后才可以GC。

安全点的选择不能太少，不能让GC等待的时间太长，也不能太多而影响正常的程序运行速度。所以安全点的选定基本是以程序“是否具有让程序长时间运行的特征”为标准，例如方法调用、循环跳转、异常跳转等地方，具有这些基本功能的指令才产生安全点。

更具体点在HotSpot中，安全点的位置：

方法返回之前
调用某个方法之后
抛出异常的位置
循环的末尾
另外在垃圾收集发生时，多线程的程序要所有的线程都跑到安全点都停下来

如何在垃圾收集发生时让所有线程都跑到最近的安全点？

有两种方案可供选择：抢先式中断（Preemptive Suspension）和主动式中断（Voluntary Suspension）

抢先式中断不需要线程的执行代码主动去配合，在垃圾收集发生时，系统首先把所有用户线程全部中断，如果发现有 用户线程中断的地方不在安全点上，就恢复这条线程执行，让它一会再重新中断，直到跑到安全点上。现在几乎 没有虚拟机实现采用抢先式中断来暂停线程响应GC事件。

主动式中断的思想是当垃圾收集需要中断线程的时候，不直接对线程操作，仅仅简单地设置一个标志位，各个 线程执行过程时会不停地主动去轮询这个标志，一旦发现中断标志为真时就自己在最近的安全点上主动中断挂起。 轮询标志的地方和安全点是重合的，另外还要加上所有创建对象和其他需要在Java堆上分配内存的地方，这是为 了检查是否即将要发生垃圾收集，避免没有足够内存分配新对象。

程序“不执行”的时候线程如何达到安全点？

安全点机制保证了程序执行时，在不太长的时间内就会遇到可进入垃圾收集过程的安全点。但是，程序“不执行” 的时候呢？所谓的程序不执行就是没有分配处理器时间，典型的场景便是用户线程处于Sleep状态或者Blocked状态，这时候线程无法响应虚拟机的中断请求，不能再走到安全的地方去中断挂起自己，虚拟机也显然不可能持续 等待线程重新被激活分配处理器时间。

对于这种情况，就必须引入安全区域来解决。 安全区域是指能够确保在某一段代码片段之中，引用关系不会发生变化，因此，在这个区域中任意地方开始垃圾收集都是安全的。我们也可以把安全区域看作被扩展拉伸了的安全点。

当用户线程执行到安全区域里面的代码时，首先会标识自己已经进入了安全区域，那样当这段时间里虚拟机要发起垃圾收集时就不必去管这些已声明自己在安全区域内的线程了。

当线程要离开安全区域时，它要检查虚拟机是否已经完成了根节点枚举（或者垃圾收集过程中其他需要暂停用户线程的阶段），如果完成了，那线程就当作没事发生过，继续执行；否则它就必须一直等待，直到收到可以离开安全区域的信号为止。