Java 中的 CMS 和 G1 垃圾收集器如何维持并发的正确性？

回答重点

CMS 和 G1 分别通过增量更新（Incremental update）和 SATB（snapshot-at-the-beginning）来打破这两个充分必要条件，维持了 GC 线程与应用线程并发的正确性。

并发执行可能出现对象漏标，而漏标的两个充分必要条件是：

1）将新对象插入已扫描完毕的对象中，即插入黑色对象到白色对象的引用。

2）删除了灰色对象到白色对象的引用。

CMS 用了增量更新，打破了第一个条件，通过写屏障将插入的白色对象标记成灰色，即加入到标记栈中，在 remark 阶段再扫描，防止漏标情况。

G1 用了 SATB，打破了第二个条件，会通过写屏障把旧的引用关系记下来，之后再把旧引用关系扫描一遍。

扩展知识

SATB 进一步理解

SATB（Snapshot At The Beginning） 是一种用于垃圾回收的技术，主要目的是在并发垃圾回收过程中确保对象的引用关系是准确的。SATB 机制在开始标记时会记录一个快照，快照的时候对象是存活的，后续就一直认为它是存活的（当然 gc 过程中新分配的对象也都认为是活的），之后这些对象的任何引用变化都会被跟踪，这样在标记阶段不会遗漏任何可达对象。

快照后，如何知道哪些对象是 gc 过程中新分配的对象？

G1 中每个 region 会维持 TAMS （top at mark start）指针，分别是 prevTAMS 和 nextTAMS 分别标记两次并发标记开始时候 Top 指针的位置。

Top 指针就是 region 中最新分配对象的位置，所以 nextTAMS 和 Top 之间区域的对象都是新分配的对象都认为其是存活的即可。

增量更新进一步理解

增量更新则是指在并发处理过程中，垃圾收集器可以分阶段、逐步更新对象的状态或引用信息，而不是在某个时刻一次性处理所有对象。

cms 会在 remark 阶段需要重新扫描所有线程栈和整个年轻代，重新扫描过就不会出现漏标。但如果年轻代的对象很多的话会比较耗时。

要注意这阶段是 STW 的，所以 CMS 也提供了一个 CMSScavengeBeforeRemark 参数，来强制 remark 阶段之前来一次 YGC，减少堆中的对象数量，减低扫描的耗时。

相比而言 g1 通过 SATB 的话在最终标记阶段只需要扫描 SATB 记录的旧引用即可，从这方面来说会比 cms 快，但是也因为这样浮动垃圾会比 cms 多。