2026/9/27大约 4 分钟
一、先回顾：三色标记与漏标、浮动垃圾
| 概念 | 定义 | 后果 |
|---|---|---|
| 漏标 | 并发标记时，黑色对象（已扫描）新引用了白色对象（未扫描），且这个引用关系没有被记录下来。 | 致命错误：白色对象会被 GC 当作垃圾回收，但应用线程实际还在使用它，导致程序崩溃。 |
| 浮动垃圾 | 并发标记时，某个对象被标记为黑色（存活），但在标记完成后、实际清理前，应用线程断开了对该对象的引用。 | 可接受：这个对象本应被回收，但本次 GC 会放过它，留到下一次 GC 才清理，只是降低了回收效率。 |
二、CMS 的处理方式：增量更新（Incremental Update）
CMS 采用 增量更新（Incremental Update） 来解决漏标问题。
1. 核心机制：写屏障（Write Barrier）
CMS 在引用赋值时（如 a.field = b），如果满足以下条件，就会触发写屏障记录：
- 条件：黑色对象
a正在写入一个引用，指向白色对象b。 - 动作：将黑色对象
a重新标记为灰色，并放入一个队列（mod_union_table）。
2. 处理步骤
并发标记阶段：应用线程和标记线程并发执行。如果黑色对象新增了对白色对象的引用，CMS 会“回退”这个黑色对象为灰色，让它“重新扫描”一遍。
重新标记阶段（Stop The World）：CMS 会 STW 暂停所有应用线程，然后重新扫描所有被“增量更新”记录下来的灰色对象，确保所有漏标的对象都被正确标记为存活。
3. 优缺点
- ✅ 优点：实现相对简单，能保证不遗漏任何存活对象（SATB 思想的一种变体）。
- ❌ 缺点：因为采用“重新扫描”方式，重新标记阶段需要 STW，且如果并发期间引用变化频繁，需要扫描的对象会增多，导致 STW 时间变长（这就是 CMS 的“Stop-The-World 时间不可控”的根源）。
三、G1 的处理方式：原始快照（SATB, Snapshot-At-The-Beginning）
G1 采用 原始快照（SATB） 来解决漏标问题。
1. 核心思想
SATB 的核心思想是：在并发标记开始时（即“快照”时刻），逻辑上冻结所有对象的引用关系图。整个并发标记过程基于这个“快照”来标记存活对象。
2. 核心机制：写屏障 + SATB 队列
G1 同样在引用赋值时（如 a.field = b）触发写屏障，但规则和 CMS 相反：
- 条件：当灰色或白色对象的引用被删除时（即
a.field = c，导致旧引用b断开），G1 会将被删除的旧引用b记录到SATB 队列中。 - 动作：把旧引用指向的对象
b记录并标记为存活（即使b实际上已经没用了）。如果c真的是存活对象，那么快照时刻必然有其他灰色对象引用它，它会通过正常的三色标记流程变黑；如果没有任何其他引用，那即使现在被a引用，也可能是临时引用，不值得为此打破 SATB 的规则。
3. 处理步骤
并发标记阶段：G1 不关心黑色对象新增了什么引用，它只关心“在快照开始时存活的对象，在标记结束前都视作存活”。
最终标记阶段（Stop The World）：G1 会 STW 处理 SATB 队列中的记录，将所有在快照时刻有引用的对象都标记为存活。
4. 优缺点
- ✅ 优点：STW 时间非常短且可预测，因为 SATB 队列的扫描速度极快（几乎只扫描记录数量，不会像 CMS 那样重扫整个堆）。
- ❌ 缺点：产生更多浮动垃圾。因为 SATB 会保守地保留“快照时刻存活的所有对象”，即使这些对象在标记过程中变成了垃圾，也会被当作存活对象，留到下一次 GC 再清理。
四、关键对比表（CMS vs G1）
| 维度 | CMS | G1 |
|---|---|---|
| 屏障机制 | 增量更新（写屏障） | SATB（写屏障 + 快照队列） |
| 触发条件 | 黑色对象 新增 引用指向白色对象 | 灰色/白色对象的 旧引用被删除 |
| 处理方法 | 把黑色对象变灰，加入队列重新扫描 | 把被删除的旧引用对象加入 SATB 队列 |
| STW 阶段 | 重新标记阶段（扫描变灰的对象，耗时较长） | 最终标记阶段（处理 SATB 队列，耗时极短） |
| 浮动垃圾 | 较少 | 较多（因为保守保留快照存活对象） |
| 漏标风险 | 无（通过重扫解决） | 无（通过快照保守标记解决） |