前言

JVM為了更好的管理內存，提高GC效率，一般都會對內存進行劃分，比如經典的分代收集，G1推出的Region等。而Java中的垃圾收集基本都基于可達性分析算法，這就涉及到對象枚舉遍歷和標記的過程。

在做Minor GC的時候會對年輕代進行根節點枚舉，但是如果年輕代中的一些對象被老年代引用著，那么在做年輕代可達性分析的時候就會遇到很大的阻礙，總不能在Minor GC的時候還去掃描老年代吧？這種跨代引用的問題拋開出現頻率，它總是會存在，而且在G1這種多Region結構中更加突出（包括ZGC、Shenandoah等）。虛擬機為了避免全堆掃描，便引入了Remember Set。

解釋

對于Remember Set，可以將其理解為一個抽象的數據結構，Hot Spot對它有一個叫做CardTable的"實現"?；\統的說，在HotSpot中CardTable是一個字節數組(jbyte*)，數組中的每個元素稱為一個card。一個內存地址可以被映射到CardTable中的一個位置上，怎么映射呢？比如有一塊內存區域，現在從邏輯上將其按照固定大小進行劃分，就像這樣：

可以將這些各自想象成card，假設內存地址從0x0開始，那么可以簡單理解為從0x0開始到第一個范圍結束的地址都落在CardTable的第0個位置，后面依次類推，一個card可以包含多個對象。這個大小定義在cardTableModRefBS.hpp中：

enum SomePublicConstants {card_shift = 9,//card大小card_size = 1 << card_shift,card_size_in_words = card_size / sizeof(HeapWord)};

可以看到card_size定義為2^9，也就是512字節。那么card又是如何使用的呢？以G1為例，G1中每個Region都有一個與之對應的CardTable，當在對Reference類型的數據進行寫操作時，會通過寫屏障(前面文章提到過了，這個和并發里的屏障不是一碼事，可以簡單理解為AOP)檢查Referene引用的對象是否處于不同的Region中，如果是的話，那么就以引用對象的地址為基礎，將其映射到被引用對象所在Region的CardTable中的”位置“，也就是映射到一個card，將其標記為dirty。這樣后面在枚舉被引用對象的Region的時候，把該Region的CardTble中被標記為dirty的card拿出來，加入到GC Roots的范圍中，這樣就避免了去掃描引用對象所在的Region。

所謂的標記為dirty，就是類似與對象頭中的鎖狀態標識，定義在枚舉中：

enum CardValues {clean_card = -1,// The mask contains zeros in places for all other values.clean_card_mask = clean_card - 31,dirty_card = 0,precleaned_card = 1,claimed_card = 2,deferred_card = 4,last_card = 8,CT_MR_BS_last_reserved = 16};

標記一個card為dirty和判斷一個card是否被標識為dirty可以這樣簡單處理：

bool is_card_dirty(size_t card_index) {return _byte_map[card_index] == dirty_card_val();}void mark_card_dirty(size_t card_index) {_byte_map[card_index] = dirty_card_val();}

其中dirty_card_val()，返回的就是枚舉中定義的dirty_card：

static int dirty_card_val() { return dirty_card; }

當然，枚舉中還定義了一些其它值，用于標識card處理過程中的一些狀態。如果一個card被標識為dirty，那么在GC時就會掃描這個card，從而避免全堆掃描。可以看看在g1RemSet.cpp中的doHeapRegion函數的處理：

if (!card_region->in_collection_set() && !_ct_bs->is_card_dirty(card_index)) {scanCard(card_index, card_region); }

總結

Remember Set主要是為了解決跨代引用對GC的影響，Hot Spot實際使用的是一個叫做CardTable的結構。對于G1來說，每個Region都有一個CardTable，每個CardTable都有若干大小為512字節的card用于存儲其它Region的對象地址。當Region A的一個對象A在引用Region B的一個對象B的時候，會通過寫屏障將A對象的地址映射到Region B的CardTable中，標識對應card為dirty，之后在對Region B進行根節點枚舉的時候，會把Region B的CardTable中被標記為dirty的card納入到根節點的范圍中進行掃描，以此避免去掃描Region A。

如果對應到分代的情況，那就是在新生代中記錄了老年代的一塊塊地址，在Minor GC的時候，直接從CardTable中獲取到需要掃描的老年代對象，而不用去掃描整個老年代。

注：源碼中關于CardTable的管理比較復雜，這里沒有去分析處理的流程，只是大概貼出了一些標志性代碼，以輔助理解~

總結

以上是生活随笔為你收集整理的垃圾收集之Remember Set(CardTable)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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