跨代引用问题和并发标记问题

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跨代引用在YGC时导致老年代扫描效率降低，JVM通过卡表记录这类引用，使用内存屏障确保正确性。CMS和G1回收器各有不同的卡表实现。并发标记过程中可能出现三色标记法的并发问题，JVM通过原始快照和增量更新策略解决。G1使用原始快照，CMS采用增量更新避免遗漏对象。

跨代引用问题和并发标记问题

跨代引用

什么是跨代引用？

跨代引用是指在发生YGC的时候，若存在老年代指向新生代的引用，则需要对老年代进行扫描，造成了时间花费过多的问题。

JVM是怎么解决这个问题的呢？

一个简单的思路就是发生跨代引用的时候将这个引用关系记录下来到一个集合里，JVM就是这么做的，这个集合叫卡表，且不同的回收器有不同的记录方式。

对于CMS回收器，卡表会记录一段内存是否被老年代引用了，每个记录的大小为512个字节。

而对于G1回收器，因为是分region划分的，所以还需要记录该指针存在于哪一个region中。

那么JVM是通过什么方式来记录卡表使其不出错呢？

是通过内存屏障的方式，即对于每一个赋值操作，都插入内存屏障来判断和记录卡表。

并发标记

并发标记问题会出现哪些问题呢？

在三色标记法中，若一个节点还没被扫描到（本来能扫描到），其引用链断了，并且新增了一条黑色节点对其的引用，而因为该节点为白色，无法被扫描到，所以会被回收。

那JVM是怎么解决的呢？

有两种思路，第一种就是在白色或灰色引用断开的时候，将该节点保存下来，第二种就是在黑色新增白色引用的时候将黑色节点保存下来

，最后在最终标记中，再此扫描。

第一种叫原始快照用于g1回收器，第二种叫增量更新用于cms回收器。

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ZGC（Z Garbage Collector）是JDK 11引入的一款并发、低延迟的垃圾收集器。它的设计目标是实现亚毫秒级的GC暂停时间，适用于对延迟敏感的应用。在JDK 18中，ZGC引入了分代模式，进一步提升了GC的效率。分代ZGC的核心思想是将堆内存划分为不同的代：新生代和老年代。新创建的对象优先分配到新生代，经过多次GC存活下来的对象晋升到老年代。分代GC的优势在于可以更频繁地对新生代进行GC，因为新生代对象存活时间短，更容易回收，从而减少了每次GC的扫描范围，降低了GC暂停时间。
G1 垃圾回收器（三色标记和跨代引用）
个人站点：javatv.net
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设计思想 随着 JVM 中内存的增大，STW 的时间成为 JVM 急迫解决的问题，但是如果按照传统的分代模型，总跳不出 STW 时间不可预测这点。为了实现 STW 的时间可预测，首先要有一个思想上的改变。G1 将堆内存化整为零，将堆内存划分成多个大小相等独立区域（Region），每一个 Region 都可以根据需要，扮演新生代的 Eden 空间、Survivor 空间，或者老年代空间。回收器能够对扮演不同角色的 Region 采用不同的策略去处理，这样无论是新创建的对象还是已经存活了一段时间、熬过多次收集的
跨代引用
04stone37
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什么是跨代引用？ 　　跨代引用是指新生代中存在对老年代对象的引用，或者老年代中存在对新生代的引用，如下图所示： 跨代引用存在问题 　　YGC时，为了找到年轻代中的存活对象，不得不遍历整个老年代；反之亦然。这种方案存在极大的性能浪费。因为跨代引用是极少的，为了找出那么一点点跨代引用，却得遍历整个老年代！ 解决方案：记忆集 　　记忆集就是用来记录跨代引用的表，通过引入记忆集避免遍历老年代...
【跨代引用】
我是Java程序员廖志伟，感谢朋友们的支持！
05-29 918
跨代引用举例：假如要现在进行一次只局限于新生代区域内的收集（Minor GC），但新生代中的对象是完全有可 能被老年代所引用的，为了找出该区域中的存活对象，不得不在固定的GC Roots之外，再额外遍历整个老年代中 所有对象来确保可达性分析结果的正确性，反过来也是一样。 并不只是新生代、老年代之间才有跨代引用的问题，所有涉及部分区域收集（Partial GC）行为的垃圾收集器，典 型的如G1、ZGC和Shenandoah收集器，都会面临相同的问题，JVM 为了用尽量少的资源消耗解决跨代引用下的垃圾回收问题.
GC两个关键难点：跨代引用与并发标记
IT乐知
04-08 1307
在分析JVM的分代垃圾收集算法的时候，可能存在老年代对新生代的引用，无法真正确定对象已死。
jvm中跨代引用相关问题
small_kai的博客
04-10 1161
​ **应用了写屏障之后 , 虚拟机就会为所有赋值操作生成相应的指令 , 一旦收集器在写屏障中增加了更新卡表的操作,无论更新的是不是老年代对新生代对象的引用 , 每次只要对引用进行更新 , 就会产生额外的开销 , 不过这个开销和YoungGC时扫描整个老年代的代价相比还是低得多的 **​ 记忆集是一种用于记录从非收集区域指向收集区域的指针集合的抽象数据结构。卡表最简单的形式可以只是一个字节数组，它记录了记忆集的记录的精度 , 与堆内存的映射关系等等 , 而HotSpot虚拟机确实也是这样做的。
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Lisam Blog
06-26 997
参考链接：https://www.jianshu.com/p/12544c0ad5c1、https://juejin.cn/post/6859931488352370702 前言 垃圾回收算法有标记整理、标记清除、复制等。但是垃圾怎么标记处理？这就涉及到标记算法，下面会仔细讲解三色标记算法 三色标记法 什么是三色标记法？ 垃圾回收过程大致如下： - 第一步：根据标记算法找到对应的待回收对象 - 第二步：根据对应的回收算法如标记整理、标记清楚等来进行回收已标记好的待回...
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新生代垃圾回收的过程： 首先要找到根对象 然后对根对象进行可达性分析，找到存活对象 对存活对象进行复制，复制到幸存区 产生问题： 找到新生代对象的根对象，根对象有一部分是来自老年代的，而老年代存活的对象一般都特别多，如果去遍历整个老年代，效率非常低。 应对措施： 采用了cart table的方式，对老年代进行细分，分成了许多个card,每个card大约是512K。如果老年代某个对象，引用了新生代的对象，我们把这个老年代的对象标记为脏card。这样，找老年代的根对象时，就不用遍历整个老年代了，...
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跨代引用 一、什么是跨代引用？ 新生代中的对象持有了老年代中的对象的引用 或 老年代中的对象持有了新生代中对象的引用。 如下图所示，新生代中的A对象持有了老年代中C对象的引用；老年代中的C对象持有了新生代中B对象的引用；老年代中的D对象持有了新生代中E对象的引用。 二、跨代引用所带来的问题 当进行一次只局限于新生代区域内的垃圾回收(Minor GC)，但是新生代中的对象完全有可能被老年代中的对象所引用。为了找出这个区域中的存活对象，不得不在固定的GC Roots之外，在额外的遍历整个老年代中的对象，来确
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世界上并没有完美的程序，但是我们并不因此而沮丧，因为写程序就是一个不断追求完美的过程。
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本文主要介绍的内容为：Java对象内存的分配规则和针对于JVM内存布局之间不同区域的对象引用关系（跨代引用很容易属于大家的盲点），相关Java对象分配内存的规则以及顺序，首先我们先从JVM的内存布局和结构进行认识了解。
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05-15 464
文章目录并发标记三色标记多标漏标CMS解决方案G1的解决方案跨代引用记忆集卡表 并发标记   在Mark-And-Sweep(标记清除算法)中，会设置标志位来记录对象是否引用。最开始会吧所有的标志位都设置成0，如果通过可达性分析发现这个对象可达，就会设置成1，等标记完成之后，将为标记的对象清除，恢复标志位为0，方便下次清理。   这个算法为了保证在标记过程中发生引用的变化，需要暂停所有的用户线程，保证不会出现漏标的问题。但是这样的话会造成长时间的挂起，对于实时性要求高的系统，这种长时间挂起是让人无法接受的。
G1回收算法全局并发标记
05-20
### G1垃圾回收算法中的全局并发标记机制详解 #### 一、全局并发标记的概念 G1垃圾回收器的全局并发标记（Concurrent Marking）是一个重要的阶段，用于追踪堆中所有的活动对象。这一过程发生在混合回收（Mixed GC）之前，目的是为了确定哪些区域包含大量可回收的对象，从而优先对其进行清理[^1]。 - **目的**：通过遍历整个堆空间找到存活对象，并记录它们的位置。 - **特点**：该阶段可以与应用程序线程同时运行，因此不会显著增加停顿时间。 #### 二、全局并发标记的过程分解 全局并发标记由以下几个子阶段组成： 1. **初始标记（Initial Mark Phase）** 初始标记阶段会在安全点（Safepoint）处暂停所有Java线程，仅标记从根集（Root Set）直接可达的对象。由于涉及的操作较少，所以这个阶段非常短暂[^2]。 2. **并发标记（Concurrent Marking Phase）** 在此阶段，G1会继续跟踪那些在初始标记后新发现的存活对象。这部分工作与应用程序线程并行执行，主要包括： - 遍历引用链表找出更多存活对象； - 更新卡片标记表（Card Table），确保跨代指针的变化得到及时反映[^3]。 3. **重新标记（Remark Phase）** 这是最后一个需要暂停应用线程的短暂停顿期。在此期间，G1会对自上次并发标记以来发生变化的部分再次进行全面扫描，以修正任何遗漏或错误的信息[^4]。 4. **清除无用数据结构（Cleanup Phase）** 清理阶段负责整理统计信息，移除不再使用的内部数据结构，并计算各个区域内存活对象的比例，以便后续决定哪些区域应该纳入下一轮混合回收计划之中[^5]。 ```java // 示例代码展示如何观察G1GC的日志输出 public class ObserveG1GCLogs { public static void main(String[] args) { System.out.println("Enable detailed logging of G1GC operations..."); // JVM启动参数示例 /* * -Xlog:gc*:file=gc.log 输出详细的GC日志到文件 * -XX:+PrintGCDetails 打印更详尽的GC细节 */ } } ``` ---
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