重要免责声明：我不是 GC 专家/作家；下面写的所有内容都可能会发生变化，其中一些可能过于简单。请对此持保留态度。
我只会谈论Shenandoah, as I think我明白;这不是分代 GC。
这里实际上有两个阶段：Mark and Compact。我在这里强烈强调，两者都是同时并且确实会在您的应用程序运行时发生（有一些非常短的 STW 事件）。
现在详细介绍。我已经解释了一些事情here https://stackoverflow.com/a/59120089/1059372，但因为这个答案与另一个不同的问题有关；我将在这里解释更多。我认为遍历活动对象的图对你来说不是什么新闻，毕竟你are读一本关于GC。正如该答案所解释的，当应用程序完全停止（也称为进入安全点）时，识别活动对象很容易。没有人会改变你脚下的任何东西，地板是坚硬的，你可以控制一切。并行收集器就是这样做的。
真正痛苦的方法是并发做事情。 Shenandoah 采用了一种称为Snapshot at the beginning（那本书解释了它 AFAIK），将称之为SATB简而言之。基本上这个算法是这样实现的：“我将开始扫描同时对象图（来自 GC 根），如果有任何变化当我扫描时，我不会更改堆，但会记录这些更改并稍后处理”。
您需要质疑的第一部分是：当我扫描时。这是如何实现的？出色地，before做concurrent mark，有一个STW event called Initial Mark。该阶段要做的事情之一是设置并发标记已开始的标志。稍后，在执行代码时，会检查该标志（Shenandoah因此采用了解释器的变化）。在伪代码中：
if(!concurrentMarkingActive) {
// do whatever you were doing and alter the heap
} else {
// shenandoah magic
}
在机器代码中可能如下所示：
test %r11, %r11 (test concurrentMarkingActive flag)
jne // concurrent marking is currently active
现在 GC 知道并发标记何时发生。
但是并发标记是如何实现的呢？当堆本身发生变异（不稳定）时，如何扫描堆？你脚下的地板会增加更多的洞，也会消除它们。
这就是“Shenandoah魔法”。对堆的更改会被“拦截”，而不是直接持久化。因此，如果 GC 在此时执行并发标记，并且应用程序代码尝试更改堆，则这些更改将记录在每个线程中SATB queues（开头的快照）。当并发标记结束时，这些队列将被清空（通过STW event called Final Mark）并再次分析那些被耗尽的更改（记住在STW event now).
当这个阶段最终分数结束了 GC 知道什么是活着的，因此什么是隐式垃圾.
接下来是紧凑阶段。Shenandoah现在应该将活动对象移动到不同的区域（以紧凑的方式）并将当前区域标记为我们可以再次分配的区域。当然，在简单的STW phase，这很容易：移动对象，更新指向它的引用。完毕。当你必须这样做的时候同时...
您不能将对象简单地移动到不同的区域并then一一更新您的参考资料。想一想，假设这是我们的第一个状态：
refA, refB
|
---------
| i = 0 |
| j = 0 |
---------
该实例有两个引用：refA and refB。我们创建该对象的副本：
refA, refB
|
--------- ---------
| i = 0 | | i = 0 |
| j = 0 | | j = 0 |
--------- ---------
我们创建了一个copy，但尚未更新任何参考资料。我们现在移动单个引用以指向副本：
refA refB
| |
--------- ---------
| i = 0 | | i = 0 |
| j = 0 | | j = 0 |
--------- ---------
现在有趣的部分是：ThreadA does refA.i = 5, while ThreadB does refB.j = 6所以你的状态变成：
refA refB
| |
--------- ---------
| i = 5 | | i = 0 |
| j = 0 | | j = 6 |
--------- ---------
你怎么merge现在这些物体？老实说 - 我不知道这是否可行，而且这也不是一条可行的路线Shenandoah took.
相反，解决方案来自Shenandoah恕我直言，做了一件非常有趣的事情。一个额外的指针添加到每个实例，也称为转发指针:
refA, refB
|
fwdPointer1
|
---------
| i = 0 |
| j = 0 |
---------
refA and refB指着fwdPointer1, while fwdPointer1到真实的对象。现在让我们创建副本：
refA, refB
|
fwdPointer1 fwdPointer2
| |
--------- ---------
| i = 0 | | i = 0 |
| j = 0 | | j = 0 |
--------- ---------
现在，我们要切换所有引用（refA and refB) 指向副本。如果你仔细观察，这只需要改变一个指针 -fwdPointer1. Make fwdPointer1指向fwdPointer2你就完成了。这意味着一次更改而不是two（在此设置中）refA and refB。这里更大的好处是您不需要扫描堆并找出指向您的实例的引用。
有没有办法自动更新引用？当然 ：AtomicReference（至少在java中）。这里的想法几乎是一样的，我们原子地改变了fwdPointer1 via a CAS（比较和交换），例如：
refA, refB
|
fwdPointer1 ---- fwdPointer2
|
--------- ---------
| i = 0 | | i = 0 |
| j = 0 | | j = 0 |
--------- ---------
So, refA and refB指向fwdPointer1，它现在指向我们创建的副本。通过单CAS操作，我们已经切换了同时对新创建的副本的所有引用。
然后，GC 可以简单地（同时) 更新所有参考文献refA and refB指向fwdPointer2。最后有这个：
refA, refB
|
fwdPointer1 ---- fwdPointer2
|
--------- ---------
| i = 0 | | i = 0 |
| j = 0 | | j = 0 |
--------- ---------
因此，左侧的对象现在是垃圾：没有引用指向它。
但是，我们需要了解弊端，天下没有免费的午餐。
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首先，很明显：Shenandoah添加一个机器头堆中的每个实例（进一步阅读，因为这是错误的；但使理解更容易）。
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这些副本中的每一个都会在新区域中生成一个额外的对象，因此在某个时刻，同一对象将至少有两个副本（需要额外的空间）Shenandoah发挥作用，本身）。
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When ThreadA does refA.i = 5（来自前面的示例），它如何知道是否应该尝试创建副本、写入该副本并CAS that forwarding pointervs 简单地写入对象？请记住，这是同时发生的。与 相同的解决方案concurrentMarkingActive旗帜。有一面旗帜isEvacuationToADifferentRegionActive（不是真实姓名）。如果该标志是true=> Shenandoah Magic，否则只需按原样写入即可。
如果您真正理解最后一点，您自然的问题应该是：
“等一下！这是否意味着谢南多厄做了一个if/else反对isEvacuationToADifferentRegionActive对于每个和单个写入实例 - 是原语还是引用？这是否也意味着每次读取都必须通过forwarding pointer?"
答案以前是 YES;但事情发生了变化：通过这个问题 https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-8221766（尽管我让它听起来比实际情况要糟糕得多）。现在他们使用Load整个对象的障碍，更多细节here https://developers.redhat.com/blog/2019/06/27/shenandoah-gc-in-jdk-13-part-1-load-reference-barriers/。而不是在每次写入时设置屏障（即if/else反对标志）并通过取消引用forwarding pointer每次阅读，他们都会移动到load barrier。基本上就是这样做的if/else仅当您加载对象时。由于写入它意味着首先读取，因此它们保留了“空间不变性”。显然这更简单、更好、更容易优化。万岁！
请记住forwarding pointer？好吧，它已经不存在了。我还不明白它的全部细节，但它必须做一些有可能使用的事情mark word和from space由于添加了负载屏障，因此不再使用。很多更多详细信息请点击这里 https://developers.redhat.com/blog/2019/06/28/shenandoah-gc-in-jdk-13-part-2-eliminating-the-forward-pointer-word/。一旦我了解了它的内部运作原理，我就会更新这篇文章。
G1与什么没有太大不同Shenandoah是的，但问题在于细节。例如Compact在...阶段G1 is a STW事件，总是。G1 is always世代相传——无论你是否愿意（Shenandoah can有点像那样 - 有一个设置可以控制它），等等。
