G1收集器STAB详解

本文主要是介绍G1收集器STAB详解，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

概述

STAB全称Snapshot-At-The-Beginning，由字面理解，是GC开始时活着的对象的一个快照。它是通过Root Tracing得到的，作用是维持并发GC的正确性。那么它是怎么维持并发GC的正确性的呢？根据三色标记算法，我们知道对象存在三种状态：

白：对象没有被标记到，标记阶段结束后，会被当做垃圾回收掉，即灰色节点的子节点。
灰：对象被标记了，但是它的field还没有被标记或标记完。
黑：对象被标记了，且它的所有field也被标记完了。

由于并发阶段的存在，那就有可能在并行运行期间之前的标记过的对象的引用关系可能被改变，就会出现白对象漏标的情况，这种情况发生的前提是：

把一个白对象的引用存到黑对象的字段里,如果这个情况发生，因为标记为黑色的对象认为是扫描完成的，不会再对它进行扫描。
某个白对象失去了所有能从灰对象到达它的引用路径。

对于第一个条件，在并发标记阶段，如果该白对象是new出来的，并没有被灰对象持有，那么它会不会被漏标呢？

如果灰对象到白对象的直接引用或者间接引用被替换了，或者删除了，白对象就会被漏标，从而导致被回收掉，这是非常严重的错误。

解决新创建对象产生的漏标问题

SATB算法机制中，会在GC开始时先创建一个对象快照，在并发标记时所有快照中当时的存活对象就认为是存活的，标记过程中新分配的对象也会被标记为存活对象，不会被回收。这种机制能够很好解决新创建对象漏标的情况。STAB核心的两个结构就是两个Bitmap。

Bitmap分别存储在每个Region中，并发标记过程里的两个重要的变量：preTAMS(pre-top-at-mark-start，代表着Region上一次完成标记的位置) 以及nextTAMS（next-top-at-mark-start，随着标记的进行会不断移动，一开始在top位置）。SATB通过控制两个变量的移动来进行标记，移动规则如下：

假设第n轮并发标记开始，将该Region当前的Top指针赋值给nextTAMS，在并发标记标记期间，分配的对象都在[ nextTAMS, Top ]之间，SATB能够确保这部分的对象都会被标记，默认都是存活的。
当并发标记结束时，将nextTAMS所在的地址赋值给previousTAMS，SATB给[ Bottom, previousTAMS ]之间的对象创建一个快照Bitmap，所有垃圾对象能通过快照被识别出来。
第n+1轮并发标记开始，过程和第n轮一样。

如下示意图显示了两轮并发标记的过程：

A阶段，初始标记阶段，需要STW，将扫描Region的Top值赋值给nextTAMS。
A-B阶段：并发标记阶段。
B阶段，并发标记结束阶段，此时并发标记阶段生成的新对象都会被分配在[nextTAMS，Top]之间，这些对象会被定义为“隐式对象”，同时_next_mark_bitmap也开始存储nextTAMS标记的对象的地址。
C阶段，清除阶段，_next_mark_bitmap和_prev_mark_bitmap会进行交换，同时清理[ Bottom, previousTAMS ]之间被标记的所有对象，对于“隐式对象”会在下次垃圾收集过程进行回收（如第F步），这也是SATB存在弊端，会一定程度产生未能在本次标记中识别的浮动垃圾。