java - 卡 table 和作家屏障实际上是​​如何工作的？

Question

我正在阅读一些关于 Java 垃圾收集的资料，以便更深入地了解 GC 过程中真正发生的事情。

我遇到了一种叫做“牌 table ”的机制。我已经用谷歌搜索了它，但没有找到全面的信息。大多数解释都很肤浅，描述得像魔术一样。

我的问题是:卡片表和写屏障如何工作？牌 table 上有什么标记？那么垃圾收集器如何知道该特定对象被老一代中持久存在的另一个对象引用。

我想对那个机制有一些实际的想象，就像我应该准备一些模拟一样。

Answer 1

不知道你是不是发现了一些特别糟糕的描述，还是你期望的细节太多，我对 explanations I've seen 已经很满意了。 .如果描述简短且听起来简单，那是因为它确实是一个相当简单的机制。

您显然已经知道，分代垃圾收集器需要能够枚举引用年轻对象的旧对象。扫描所有旧对象是正确的，但这会破坏分代方法的优势，因此您必须缩小范围。不管你怎么做，你都需要一个写屏障——每当分配/写入成员变量(引用类型)时执行的一段代码。如果新的引用指向一个年轻的对象并且它被存储在一个旧的对象中，那么写屏障会为垃圾收集记录这个事实。不同之处在于它的记录方式。有使用所谓的 memset 的精确方案，每个旧对象的集合，这些旧对象具有(在某些时候)对年轻对象的引用。可以想象，这需要相当多的空间。

卡片表是一种权衡:它不会告诉您哪些对象确切包含年轻指针(或至少在某些时候确实如此)，而是将对象分组到固定大小的桶中并跟踪哪些对象桶包含带有年轻指针的对象。当然，这减少了空间使用。为了正确起见，您如何存储对象并不重要，只要您对此保持一致即可。为了提高效率，您只需将它们按内存地址分组(因为您可以免费使用)，然后除以 2 的较大幂(以使除法成为一种廉价的按位运算)。

此外，您无需维护明确的存储桶列表，而是预先为每个可能的存储桶预留一些空间。具体来说，有一个由 N 位或字节组成的数组，其中 N 是桶的数量，因此如果第 i 桶不包含年轻的，那么第 i 的值为 0指针，如果确实包含年轻指针，则为 1。这是正确的牌 table 。通常，该空间与用作堆(一部分)的大块内存一起分配和释放。如果不需要增长，它甚至可以嵌入到内存块的开头。除非将整个地址空间用作堆(非常罕见)，否则上述公式给出的数字从 start_of_memory_region >> K 开始而不是 0，因此要获得卡表的索引，您必须减去堆的起始地址。

综上所述，当写屏障发现语句some_obj.field = other_obj;将年轻指针存储在旧对象中时，它会这样做:

card_table[(&old_obj - start_of_heap) >> K] = 1;

其中 &old_obj 是现在具有年轻指针的对象的地址(它已经在寄存器中，因为它刚刚确定要引用旧对象)。在 Minor GC 期间，垃圾收集器查看卡表以确定要扫描哪些堆区域以查找年轻指针:

for i from 0 to (heap_size >> K):
    if card_table[i]:
        scan heap[i << K .. (i + 1) << K] for young pointers