垃圾回收器的内存屏障实现

Question

我正在阅读有关垃圾回收器实现的内容，具体是有关标记-清除的即时垃圾回收器，事实上，在标记阶段未完成时，为了允许mutator工作（从而避免停止整个系统），必须使用内存屏障。

例如，如果mutator修改了一个已标记（黑色）的对象，使其指向一个未标记（白色）的对象，则必须将白色对象标记为灰色（标记为活动但尚未扫描）。

但是我找不到任何详细的说明如何实现这一点：如何检测到黑色对象的更改并在那时执行操作？

- Damian

Answer 1

也许混淆的术语有些责任在内。在垃圾回收术语中，所谓的屏障通常是编译器在指针读取和写入之前插入的一小段代码。因此，您的程序在每次读写之前总是执行屏障代码。（您还可以使用虚拟内存保护来获得屏障效果。）

为了维持您所提到的三色不变性，收集器在写入对象之前检查其颜色。在这种情况下，写屏障可以在将黑色对象更改为灰色对象之前执行某些操作。

请参见此概述，以及本文以获取更多详细信息。

- EmeryBerger

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但是像 Boehm GC 这样的收集器是如何工作的呢？它不能插入代码，因为它是在使用例如 GCC 编译的普通 C 程序上运行的。我曾经在某个地方读到它使用了内存屏障。 - Damian

没错，Boehm收集器使用VM保护来实现屏障 - 如果我的括号注释让你感到困惑，我很抱歉。 - EmeryBerger

Answer 2

我正在阅读有关垃圾收集器实现的文章，特别是有关标记-清除的即时收集器的内容，并且事实上，在标记阶段尚未完成（因此避免停止整个程序）时允许mutators（译注：指能够改变被管理内存区域状态的代码段）工作必须使用内存屏障。

我认为您可能将写入屏障和内存屏障混淆了。垃圾回收器使用写入屏障来跟踪堆的变化拓扑。内存屏障是一种低级并发原语，可以防止内存操作被重新排序，无论是编译器还是CPU本身。

因此您需要搜索GC写入屏障，特别是Yuasa、Steele和Dijkstra的写入屏障。

垃圾收集器也可以使用读取屏障来处理内存区域拓扑的即时变化。

- J D