圖解 JVM 如何解決對象跨代引用的問題

    在新生代做 GCRoots 可達性掃描過程中，可能會碰到跨代引用的對象的問題，如下圖所示：

    在新生代掃面的時候會掃描不到 D 對象，如果這個 D 對象不去老年代掃描是否有被引用，那麼就會無法觸達，如下如所示：

    但是 D 對象是有被引用的，如果直接回收 D 對象就會造成一些意想不到的問題，如果爲了掃描 D 對象是否存在跨代引用而對老年代整體掃描一遍，就會帶來整個垃圾回收的效率低下的問題。

    爲了解決跨代引用的問題，可以在新生代可以引入 RememberSet（記錄從非收集區到收集區的指針集合）的數據結構，稱爲記憶集，這樣避免把整個老年代加入到 GCRoots 掃描範圍中，如下所示：

    記憶集是一種概念，在 hotspot 使用名爲 “卡表”(Cardtable) 的方式實現記憶集，它也是目前最常用的一種方式。卡表使用一個字節數組來實現：CARD_TABLE[]，每個元素對應着其標識的內存區域一塊特定大小的內存塊，我們稱之爲“卡頁”，如下圖所示：

    將老年代按照一個卡頁大小（512 字節）分成 n 個區域，這個區域的地址信息都記錄到卡表中。當某個區域中出現跨代引用的時候，我們就在卡表中記錄信息，如下所示：

    老年代的 F 對象引用了年輕代的 D 對象，那麼我們就在卡表中記錄 a 卡頁中有跨代引用（設置對應區域的值爲 1，如上 a=1；卡頁 b 沒有跨代引用，設置 b=0 來表示此區域無跨代引用）。

    當年輕代做 GCRoots 掃描的時候，我們去卡表中查詢哪些區域存在跨代的對象，然後判斷這個對象是否還繼續存活，如下所示：

    一個卡頁中可包含多個對象，只要有一個對象存在跨代引用，那麼其對應在卡表中的元素標識就設置成 1，表示該區域存在跨代引用，否則爲 0。GC 時只要篩選本收集區的卡表中爲 1 區域中的元素加入 GCRoots 裏（如上圖中 a=1 就被篩選出來做 GCRoots）。

    通過卡表的方式我們就避免了大規模的掃描老年代對象，假設老年代有上萬的對象存活，年輕代之後幾十個存活對象，通過卡表我們只需要掃面少部分的老年代對象，大大的提升垃圾收集的效率。

    在 hotspot 使用寫屏障維護卡表中數據狀態，當老年代引用了新生代的對象時候，底層會維護將卡表中的對應的區域設置爲 1。

本文由 Readfog 進行 AMP 轉碼，版權歸原作者所有。
來源：https://mp.weixin.qq.com/s/dKxqo4M8vopwrPrKTZP78g