SATB通过“初始快照+写前屏障”防漏标:仅在灰色对象删除对白色对象的引用前,将旧引用压入SATB队列,Remark阶段以此为根重扫,确保不漏标;新增引用由三色标记自然覆盖,浮动垃圾是可控代价。

要讲清 G1 的 SATB 与写屏障在并发标记阶段如何联手防漏标,关键得抓住一个核心逻辑:不是靠“补全所有变化”,而是精准掐断漏标发生的必要条件。
SATB 的本质是“冻结快照”,不是记录全部引用变更
SATB 全称 Snapshot At The Beginning,指在并发标记开始那一刻,就认为堆中所有存活对象的引用关系已被“拍下快照”。后续用户线程(Mutator)对引用的修改——尤其是灰色对象删除对白色对象的引用——会被视为对快照的“破坏”。G1 不试图跟踪所有新增引用,只重点捕获那些可能引发漏标的“删”操作。
- 漏标必须同时满足两个条件:黑色对象新增指向白色对象的引用;且所有灰色对象都删掉了对该白色对象的引用
- SATB 主动破坏第二个条件:只要灰色对象删掉一个指向白色对象的引用,就立刻通过写屏障把该引用“记下来”
- 这些被记录的引用,在最终标记(Remark)阶段统一作为根再扫描一遍,确保对应白色对象不会被漏掉
写屏障是 SATB 落地的执行开关
写屏障不是泛泛而谈的“拦截”,G1 用的是 pre-write barrier(写前屏障)。它插在赋值语句真正执行之前,例如 obj.field = null 这类可能导致引用丢失的操作前。
- 当检测到即将删除一个非空引用(即旧值不为 null),且该引用目标是白色对象时,屏障会触发:把该引用推入 SATB 日志缓冲区
- 日志结构轻量(通常是环形缓冲区+本地线程队列),避免高并发下锁争用
- Remark 阶段只需回放这些日志,以其中每个被删引用为目标,重新做一次小范围标记传播,无需重扫整个堆
三色标记与 SATB 协同,天然规避“增”的风险
为什么新增引用(比如灰色对象 C 新增指向白色对象 D)不需要记录?因为三色标记本身的推进规则已兜底:
- C 是灰色,说明它正在被扫描中;一旦 C 新增引用 D,GC 线程在后续遍历 C 的引用字段时,必然看到 D
- D 会被立即标灰、入队,进入待扫描队列,不会滞留在白色状态
- 只要 C 在变黑前完成对 D 的处理,D 就不可能漏标
浮动垃圾是这套机制的合理代价
SATB 记录的是“删”,但实际被保留下来的对象里,有些在标记结束后已不可达——比如 D 原本被 C 引用,C 删了它,但 SATB 日志把它保住了;之后再没人引用 D,它就成了本轮无法回收的浮动垃圾。
- 这是设计取舍:用少量浮动垃圾,换 Remark 阶段极短暂停
- 相比 CMS 的增量更新(需在每次新增引用时把黑色对象刷回灰色),SATB 日志量更少、更可控
- TAMS(Top-At-Mark-Start)指针配合 SATB,明确划分出“标记开始前已分配”和“标记中新增分配”的内存区域,进一步缩小需关注的范围

















