为什么JVM full GC 需要stop-the-world？

首先，Garbage Collection article at wikipedia 非常适合阅读。

一般来说，GC 不需要 Stop-the-World 暂停。有些 JVM 实现（几乎）没有暂停（例如 Azul Zing JVM）。每当 JVM 要求 STW 收集垃圾时，取决于它使用的算法。

Mark Sweep Compact (MSC) 是 HotSpot 默认使用的流行算法。它以 STW 方式实现，分为 3 个阶段：

MARK - 遍历活动对象图以标记可达对象

SWEEP - 扫描内存以查找未标记的内存

COMPACT - 重新定位标记的对象以对可用内存进行碎片整理

在堆中重定位对象时，JVM 应该更正对该对象的所有引用。在重定位过程中，对象图不一致，这就是为什么需要 STW 暂停。

并发标记扫描 (CMS) 是 HotSpot JVM 中的另一种算法，它不利用 STW 暂停来收集旧空间（与完整收集不完全相同）。

CMS 正在利用写屏障（每次在 Java 堆中写引用时触发）来实现 MARK 的并发版本并且不使用 COMPACT。缺乏压缩可能会导致碎片，如果后台垃圾收集速度不够快，应用程序仍然会被阻塞。在这些情况下，CMS 将回退到 STW 标记-扫描-紧凑收集。

还有 G1，它是 MSC 的增量变体。您可以在我的博客中阅读有关 GC algorithms in HotSpot JVM 的更多信息。

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使用吞吐量 GC，JVM 需要 STW 暂停以释放尽可能多的内存。只有使用这样的停顿才是最有效的。

使用低暂停收集器 (CMS)，您可以同时清理老年代，而不会暂停您的应用程序。缺点是老年代变得支离破碎。如果它太碎片化并且需要压缩，则会发生 Full GC (STW)。但是，您始终可以调整您的应用程序，以免获得任何 Full GC。

G1 GC 是一个特例。它当前的主要目标是在堆上具有低碎片，同时仍然是并发的（如 CMS）。当它无法达到这个目标时，JVM 也会恢复到 STW 暂停，以便完全清理和压缩堆。

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stop-the-world 保证不会分配新对象，并且在收集器运行时对象不会突然变得不可访问。

优点是它比增量垃圾收集更容易实现和更快。

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在几乎任何垃圾收集方案中，即使在大多数最小化暂停的方案中，都需要一个短暂的 stop-the-world 阶段来扫描堆栈上的引用。 this answer 中的详细说明。增量和并发算法努力将这些暂停降至最低，但在大多数情况下仍然存在。

实际上，甚至有一些移动/压缩方法不需要在移动物体时停止世界（想到断奏）

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