JVM CardTable 和 RememberedSet

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JVM CardTable 和 RememberedSet

CardTable 和 RememberSet 用于可达性分析

Card Table

官方解释：A kind of remembered set that records where oops have changed in a generation.

将老年代的空间（在 G1 中是每个 Region）分成大小相同的块（一般为 128~512bytes ），叫做卡片（Card），即堆内存最小可用粒度。

Card Table 是一种数组结构存储，每个位置存的是一个 byte，代表一个 Card。一个 byte，有八位，通过约定每一位的含义就可区分不同的使用场景。

Remembered Set

官方解释：A data structure that records pointers between generations.

G1 GC

在 G1 GC 的内存结构中，每个 Region 都会由一个 RSet 维护并跟踪其他 Region 对本 Region 的引用（points-in 结构），也就是存活对象。当 Region 中对象被移动时 RSet 也会更新引用。

当 GC 发生时，通过 RSet 找到引用当前 Region 的 Old Regions 进行扫描，避免了扫描全部的 Old Regions，提高扫描效率。因为每次 GC 都会扫描所有的年轻代的 Regions，所以查找 RSet 时只需要找到 Old Region 对当前 Region 的引用。

RSet 优化

当 Region 被引用较多的情况，RSet 占用空间会上升，因此对 RSet 的记录划分了三种存储粒度：

• 稀疏表（Sparse）：直接通过哈希表来存储，key 是 region index，value 是 card 数组（记录 card index）
• 细粒度（Fine）：当一个 region 的 card 数量超过阈值时，退化为一个 bitmap，每一位对应一个 card（index）
• 粗粒度（Coarse）：当被引用的 region 数量超过阈值时，退化为只记录 regin 引用情况，由 bitmap 存储，每一位对应一个 region（index）

struct g1_rset {
    hash_map<region_id, card_list> sparse;
    hash_map<region_id, bitmap<MAX_CARD>> fine_grained;
    bitmap<MAX_REGION> coarse;
};

CMS GC

Card Table 在 CMS GC 中也有使用到，有一块区域用来记录老年代中的每个 Card 指向新生代的引用（points-out 结构），在进行 YGC 时，这一块区域的对象作为 GC roots，而不需要扫描整个老年代（YGC 时需要知道哪些新生代对象是被老年代引用的）。

并发标记时，如果某个对象的引用发生了变化，标记该对象所在的 Card 为 Dirty Card（通过 write-barrier）。在重新标记时，只需要重新扫描 Dirty Cards 即可，同时清除 Dirty 标记。