面试题：Java 中的 CMS 和 G1 垃圾收集器如何维持并发的正确性？

在 Java 中，CMS（Concurrent Mark-Sweep）和 G1（Garbage-First）垃圾收集器都支持并发垃圾回收，即在应用程序运行的同时执行部分垃圾回收工作。为了维持并发的正确性，它们需要解决以下问题：

为了应对这些问题，CMS 和 G1 都采用了多种机制来维持并发的正确性。

CMS 如何维持并发的正确性

CMS 是一种以低延迟为目标的垃圾收集器，主要针对老年代的并发标记清除。它通过以下机制维持并发的正确性：

在并发标记阶段，CMS 会遍历对象图，标记所有可达对象。
由于应用线程同时运行，对象图可能会发生变化。为了解决这个问题，CMS 使用了写屏障（Write Barrier）：
- 当应用线程修改对象引用时，写屏障会记录这些修改，确保并发标记不会漏标新创建的对象或新引用的对象。

重新标记是 STW 的，它会暂停所有应用线程，处理在并发标记期间遗漏的对象。
CMS 使用**增量更新（Incremental Update）**算法：
- 在并发标记期间，如果应用线程修改了对象引用，写屏障会将这些修改记录下来。
- 在重新标记阶段，CMS 会重新扫描这些被修改的对象，确保所有存活对象都被正确标记。

在并发清除阶段，CMS 会清理未被标记的对象（即垃圾对象）。
由于清除是并发的，可能会产生浮动垃圾（Floating Garbage），即一些已经被标记为存活的对象实际上已经变成垃圾。这些浮动垃圾会在下一次垃圾回收时被清理。

G1 是一种面向全堆的垃圾收集器，它将堆划分为多个区域（Region），并支持并发标记和混合回收。G1 通过以下机制维持并发的正确性：

在并发标记阶段，G1 会遍历对象图，标记所有可达对象。
G1 使用了**SATB（Snapshot-At-The-Beginning）**算法来维持并发的正确性：
- SATB 假设在并发标记开始时，所有存活对象都已经被快照记录下来。
- 当应用线程修改对象引用时，写屏障会记录被删除的引用（即从存活对象变为垃圾的对象），确保这些对象不会被错误地回收。

机制	CMS	G1
初始标记	STW，标记 GC Roots 直接可达的对象	STW，标记 GC Roots 直接可达的对象
并发标记	使用写屏障记录对象引用变化	使用 SATB 算法记录对象引用变化
重新标记/最终标记	STW，使用增量更新算法处理遗漏对象	STW，处理 SATB 队列中的记录
并发清除/清理	并发清除，可能产生浮动垃圾	部分并发清理，可能产生浮动垃圾
主要算法	增量更新（Incremental Update）	SATB（Snapshot-At-The-Beginning）