☕[JVM技術指南]（4）垃圾回收子系統（Garbage Collection System）之G1垃圾收集器SATB

物件漏標

垃圾回收的併發標記階段，gc執行緒和應用執行緒是併發執行的，所以一個物件被標記之後，應用執行緒可能篡改物件的引用關係，從而造成物件的漏標、誤標。

• 誤標沒什麼關係，頂多造成浮動垃圾，在下次gc還是可以回收的。

• 漏標的後果是致命的，把本應該存活的物件給回收了，從而影響的程式的正確性。

為了解決在併發標記過程中，存活物件漏標的情況，GC HandBook把物件分成三種顏色：

1. 黑色：自身以及可達物件都已經被標記
2. 灰色：自身被標記，可達物件還未標記
3. 白色：還未被標記

所以，漏標的情況只會發生在白色物件中，且滿足以下任意一個條件：

1. 併發標記時，應用執行緒給一個黑色物件的引用型別欄位賦值了該白色物件
2. 併發標記時，應用執行緒刪除所有灰色物件到該白色物件的引用

對於第一種情況，利用post-write barrier，記錄所有新增的引用關係，然後根據這些引用關係為根重新掃描一遍

對於第二種情況，利用pre-write barrier，將所有即將被刪除的引用關係的舊引用記錄下來，最後以這些舊引用為根重新掃描一遍

SATB

SATB全稱【snapshot-at-the-beginning】，由Taiichi Yuasa為增量式標記清除垃圾收集器開發的一個演算法，主要應用於垃圾收集的併發標記階段，解決了CMS垃圾收集器重新標記階段長時間STW的潛在風險。

Region包含了5個指標，分別是bottom、previous TAMS、next TAMS、top和end

其中previous TAMS、next TAMS是前後兩次發生併發標記時的位置，全稱top-at-mark-start，

1. 假設第n輪併發標記開始，將該Region當前的top指標賦值給next TAMS，在併發標記標記期間，分配的物件都在[next TAMS, top]之間，SATB能夠確保這部分的物件都會被標記，預設都是存活的

2. 當併發標記結束時，將next TAMS所在的地址賦值給previous TAMS，SATB給 [bottom, previous TAMS] 之間的物件建立一個快照Bitmap，所有垃圾物件能通過快照被識別出來

3. 第n+1輪併發標記開始，過程和第n輪一樣

SATB保證了在併發標記過程中新分配物件不會漏標

• 但如果在TAMS之前有一個白色物件W，被一個灰色物件G引用，在併發標記掃描到這個欄位之前被賦值為null，切斷了物件W和物件G之間的引用關係，物件W就有可能漏標，這就是白色物件被漏標的第二種情況？

G1中如何解決？

在引用關係被修改之前，插入一層 pre-write barrier

pre-write barrier最終執行邏輯：

通過G1SATBCardTableModRefBS::enqueue(oop pre_val)把原引用儲存到satb mark queue中，和RSet的實現類似，每個應用執行緒都自帶一個satb mark queue.

在下一次的併發標記階段，會依次處理satb mark queue中的物件，確保這部分物件在本輪GC是存活的。

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