聊聊Garbage Collector的SATB

序

本主要研究一下Garbage Collector的SATB

CMS、G1、Shenandoah在进行concurrent marking的都采用了SATB的技术

Shenandoah

Shenandoah面向low-pause-time的垃圾收集器，它的GC cycle主要有

• Snapshot-at-the-beginning concurrent mark包括Init Mark(Pause)、Concurrent Mark、Final Mark(Pause)
• Concurrent evacuation(这个阶段用到了Brooks Pointers(object version change with additional atomically changed indirection)进行copy)
• Concurrent update references (optional)包括Init update Refs(Pause)、Concurrent update Refs、Final update Refs(Pause)

Shenandoah在进行concurrent marking的时候采用了SATB的技术

SATB

SATB全称为Snapshot At The Beginning，其要点如下：

• mark的过程就是遍历heap标记live object，采用的是三色标记算法，这三种颜色为white(表示还未访问到)、gray(访问到但是它用到的引用还没有完全扫描)、black(访问到而且其用到的引用已经完全扫描完)，整个三色标记算法就是从GC roots出发遍历heap，针对可达对象先标记white为gray，然后再标记gray为black；遍历完成之后所有可达对象都是black的，所有white都是可以回收的
• SATB仅仅对于在marking开始阶段进行"snapshot"(marked all reachable at mark start)，但是concurrent的时候并发修改可能造成对象漏标记，比如
  • 对black新引用了一个white对象，然后又从gray对象中删除了对该white对象的引用，这样会造成了该white对象漏标记
  • 对black新引用了一个white对象，然后从gray对象删了一个引用该white对象的white对象，这样也会造成了该white对象漏标记
  • 对black新引用了一个刚new出来的white对象，没有其他gray对象引用该white对象，这样也会造成了该white对象漏标记
• 对于三色算法在concurrent的时候可能产生的漏标记问题，SATB在marking阶段中，对于从gray对象移除的目标引用对象标记为gray，对于black引用的新产生的对象标记为black；由于是在开始的时候进行snapshot，因而可能存在Floating Garbage

小结

• CMS、G1、Shenandoah在进行concurrent marking的时候都采用了SATB的技术；SATB concurrent mark便是Shenandoah GC的第一个cycle
• 遍历heap标记live object，采用的是三色标记算法，这三种颜色为white(表示还未访问到)、gray(访问到但是它用到的引用还没有完全扫描)、black(访问到而且其用到的引用已经完全扫描完)，整个三色标记算法就是从GC roots出发遍历heap，针对可达对象先标记white为gray，然后再标记gray为black；遍历完成之后所有可达对象都是black的，所有white都是可以回收的
• SATB仅仅对于在marking开始阶段进行"snapshot"(marked all reachable at mark start)；在marking阶段中，对于从gray对象移除的目标引用对象标记为gray，对于black引用的新产生的对象标记为black；由于是在开始的时候进行snapshot，因而可能存在Floating Garbage

doc

• snapshot-at-the-beginning
• Shenandoah GC: Concurrent parallel marking
• Floating Garbage
• HotSpot VM 关于incremental update与SATB的一点理解
• Java Hotspot G1 GC的一些关键技术