垃圾回收之写屏障

资料阅读

有两张不错的gif图(原子wikipedia) https://zhuanlan.zhihu.com/p/74853110

最先看的文章，引用了上面的文章 https://www.jianshu.com/p/4c5a303af470

在讨论 Go 的混合写屏障 https://github.com/changkun/go-under-the-hood/issues/20

解释了为啥有 read barrier https://www.zhihu.com/question/42879518/answer/437304734

这些个文章看完，总觉得其中对golang的混合写屏障没说透，甚至感觉有错误说法。

三色标记的理解

基本的mark-sweep算法

基本算法有个缺点，需要STW（stop the world），有较大延时。

三色标记法（tricolor mark-sweep)

三色标记的过程中，节点颜色变化：白色》灰色》黑色。当没有灰色了，标记结束，黑色存活，白色清除。

三色标记可以实现增量回收和并发回收，能降低延时（latency）；当然也有缺点，会降低吞吐量（throughput）。

三色标记正确运行需要满足下面2个条件中的一个：

1. 强三色不变式：黑色对象不引用白色对象。
2. 弱三色不变式：黑色对象引用的白色对象可以通过灰色对象搜索到。

当使用增量回收和并发回收时，回收过程中，用户程序会新建对象修改对象引用，会破坏上面的条件。写屏障就是为了处理这个事情。

有两套方案

// 当obj是黑色时，标记插入的*prt对象至少为灰色。满足强三色条件
// GC运行时，新new出来的对象，可以直接标记成黑色。
djjkstra_write_barrier(obj, ref, ptr){
    shade(ptr) // shade的做法时如果是白色就标记成灰色，否则不变。后面的伪代码都是这个意思。
    ref = ptr
}

// 从obj上删除ref时，标记*ref至少为灰色。这样可以满足弱三色条件
// 悲观认为所有被删的对象都可能被黑色对象引用了，效率很低的样子。
// **注意：**GC运行时，新new出的对象必须直接标记成黑色
yuasa_write_barrier(obj, ref, ptr){
    shade(ref) // 当obj时黑色时，可以不标记，因为删掉黑色到白色之类引用关系不破坏弱三色条件
    ref = ptr
}

一般来说dijk就挺好的，但像golang这种希望写栈上的引用时不使用写屏蔽，提高性能，所以得找别的方法。

1. golang早期用的dijk的方法，得把栈本身重新标记成灰色，mark的最后阶段STW，然后扫描下栈，完成标记。这样说是最后结算的延时可以达到100ms。
2. golang 1.8 用yuasa的方法，也同样存在同样的问题。这时可以当栈还不是黑色时，所有复制操作，额外把ptr标记成灰色，就当是从栈里删除下来的。
   伪代码

// golang 1.8的方式，说法是结合了dij和yuasa。效率（吞吐量）比yuasa还低。
// **注意：**GC运行时，新new出的对象必须直接标记成黑色
golang_hybird_write_barrier(obj, ref, ptr){
    shade(ref)
    // 当栈本身还没完成扫描时，假定ptr就是从栈上删除取下来的对象。当栈扫描完，可以当成标记为黑色，这时就不需要补充标记了。
    if current stack is grey: 
        shade(ptr)
    ref = ptr
}

这样就可以实现，栈里面的写操作不需要barrier处理，扫描最后也不需要STW重新扫描栈。

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