跨代引用问题

假如要现在进行一次只局限于新生代区域内的收集(Minor gc)，但新生代的对象1在老年代中被引用，为了找出该区域（新生代）中所有的存活对象，不得不在固定的gc roots之外，在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。
遍历整个老年代所有对象的方案虽然可行，但是会给内存回收带来很大的性能负担。

实时上并不是只有新生代、老年代才有跨代引用的问题，所有涉及部分区域手机行为的垃圾收集器，典型的如G1、ZGC收集器，都会面临同样的问题。

如何解决跨代引用

先说结论，JVM是使用 写屏障 + 卡表 解决的。

• 首先，跨代引用是少数的，例如：某个新生代对象存在跨代引用，由于老年代对象难以消亡，就会导致新生代对象在收集时同样得已存活，进而在年龄增长之后晋升到老年代中了。
• 所以就不用为了少量的跨代引用扫描整个老年代，只需要在新生代建立一个全局的数据结构(该结构被称为 记忆集，Rember Set)，标识出老年代的哪一块内存存在跨代引用，此后发生minor gc时，只有包含了跨代引用的小块内存里的对象才会被加入gc root进行扫描。
• 个人理解，card table是用来划分老年代的，即把老年代划分多个大小相等的连续区域，而Rember set中记录了卡表的位置。

记忆集（Remembered Set）

一种记录 从非收集区域(如老年代) 指向 收集区域(如年轻代)的指针集合的抽象数据结构，在对象层面来说就是非收集区域对收集区域对象的引用记录。
它存放在收集区域，比如在新生代里面存放着老年代对新生代的每一个引用，这样在收集新生代的时候，我们就可以根据记忆集知道哪些对应被老年代对象引用了，不能回收，这就解决了跨代引用过的问题。

记忆集根据记录的精度可以分三类实现方式:

• 字长精度：记录的是老年代指向新生代地址。
• 对象精度：记录的是老年代引用的新生代对象。
• 卡精度：记录的是新生代一段地址是否存在被老年代引用的记录

卡表

是以第三种卡精度的方式实现的记忆集，也是目前最常用的方式。记忆集是抽象的概念，而卡表就是记忆集的一种具体实现。

卡表最简单的形式可以是一个字节数组，HotSpot就是这样实现的。
CARD_TABLE [this address >> 9] = 0;

把地址的值右移9位相当于除于512就是卡表索引，每字节512为一组对应卡表同一个元素，一组就是一个卡页，如果这个卡页中只要有一个对象被其他区域对象所引用，对应卡表元素的值就变成1，也就是所谓的元素变脏。

在垃圾回收时，只要筛选出卡表中变脏的元素，就能轻易得出哪些卡页对应的内存包含跨代指针，把他们加入GC Rootsz中一并扫描。

写屏障

可以看成是虚拟机层面在“引用类型字段赋值”这个动作的AOP切面，引用对象赋值的时候产生一个环形通知，进行一些额外的处理，这样就是引用对象赋值这个操作都在写屏障的覆盖范围内，赋值前的写屏障叫写前屏障，赋值后的写屏障叫写后屏障。
卡表的更新，就是通过写屏障写入的。