G1的SATB

Posted 2021-11-07 修心而结网

what：

　　SATB全称Snapshot-At-The-Beginning，字面意思是：GC开始时活着对象的一个快照。它是通过root tracing得到的，作用是保持并发GC的正确性。

　　具体如何确保并发GC正确性？三色标记法（和CMS的一样）。

 

why：

　　三色标记法，是会产生漏标问题。具体是：白色对象接到黑色对象上，并且所有灰色对象到白色对象的引用全部丢失。

 

how：

　　在GC开始时，先创建一个对象快照。快照中所有当时活的对象在并发标记时，都认为是活得的，并且并发标记过程中的所有新建的对象都认为是活的。

　　SATB有2个重要的Bitmap，分别是：prevBitmap和nextBitmap。2个Bitmap存储在每个region中，并且还配合有2个重要的变量，分别是：preTAMS（pre-top-at-mark-start，代表本region上次完成标记的位置）和nextTAMS（next-top-at-mark-start，随着标记不断向后移动，开始在top位置）。SATB通过控制这两个变量来进行 标记，具体规则如下：

　　a、假设第n轮标记开始，将该region的top指针赋值给nextTAMS。在并发标记期间，所有分配的对象都会存在在[nextTAMS，top]，SATB可以确保所有对象都是活的；

　　b、并发标记结束时，将nextTAMS赋值给preTAMS，SATB会给[bottom，preTAMS]创建一个快照Bitmap，则所有的垃圾对象都可以通过该bitmap找到；

　　c、第n+1轮并发标记，和第n轮一样；

         

 

　　A阶段，初始标记阶段，通过STW，将region的top赋值给nextTAMS；

　　A-B阶段，并发标记阶段；

　　B阶段，是并发标记结束阶段。并发标记阶段生成的新对象都会放在[nextTAMS，top]之间，这边对象被定义为“隐式对象”，同时nextBitmap也记录了bottom到nextTAMS之间标记对象的地址；

　　C阶段，是垃圾清理阶段。会交换prevBitmap和nextBitmap，同时清理[bottom, preTAMS]之间标记后的垃圾，对应的“隐式对象”，在下个阶段才会被标记清理。

 

2020-10-03：java中satb和tlab有什么区别？

福哥答案2020-10-03：#福大大架构师每日一题#

简单回答：
satb： snapshot-at-the-beginning，快照。
tlab：thread local allocation buffer，线程本地分配缓冲。

中级回答：
satb： snapshot-at-the-beginning，快照。
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
①.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。
②.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。
③.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。

tlab：thread local allocation buffer，线程本地分配缓冲。
把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在 Java 堆中预先分配一小块私有内存，也就是本地线程分配缓冲（Thread LocalAllocationBuffer,TLAB），JVM 在线程初始化时，同时也会申请一块指定大小的内存，只给当前线程使用，这样每个线程都单独拥有一个 Buffer，如果 需要分配内存，就在自己的 Buffer 上分配，这样就不存在竞争的情况，可以大大提升分配效率，当 Buffer 容量不够的时候，再重新从 Eden 区域申请一块 继续使用。
TLAB 的目的是在为新对象分配内存空间时，让每个 Java 应用线程能在使用自己专属的分配指针来分配空间，减少同步开销。
TLAB 只是让每个线程有私有的分配指针，但底下存对象的内存空间还是给所有线程访问的，只是其它线程无法在这个区域分配而已。当一个 TLAB 用满（分 配指针 top 撞上分配极限 end 了），就新申请一个 TLAB。
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