為什麼「GC標記-清除演算法」與「寫時複製技術(copy-on-write)」不兼容？

在《垃圾回收演算法與實現-中村成洋-2010》一書中，（以下內容來自這本書，我只是摘錄了，侵刪）

首先，什麼是GC標記-清除演算法

GC標記-清除演算法：標記階段是 把所有活動對象都做上標記的階段。清除階段是把那些沒有標記的對象，也就是非活動對象 回收的階段。通過這兩個階段，就可以令不能利用的內存空間重新得到利用。

其中「GC標記-清除演算法」的缺點有一條是：與寫時複製技術(copy-on-write)不兼容。

寫時複製技術(copy-on-write)是在 Linux 等眾多 UNIX 操作系統的虛擬存儲中用到的高速化方法。

打個比方，在 Linux 中複製進程，也就是使用 fork() 函數時，大部分內存空間都不會被複制。只是複製進程，就複製了所有內存空間的話也太說不過去了吧。因此，寫時複製技術只是裝作已經複製了內存空間，實際上是將內存空間共享了。在各個進程中訪問數據時，能夠訪問共享內存就沒什麼問題了。

然而，當我們對共享內存空間進行寫入時，不能直接重寫共享內存。因為從其他程序訪問時，會發生數據不一致的情況。在重寫時，要複製自己私有空間的數據，對這個私有空間 進行重寫。複製後只訪問這個私有空間，不訪問共享內存。

像這樣，因為這門技術是「在寫入時進行複製」的，所以才被稱為寫時複製技術。

這樣的話，GC 標記 - 清除演算法就會存在一個問題 ： 與寫時複製技術不兼容。即使沒重寫對象，GC 也會設置所有活動對象的標誌位，這樣就會頻繁發生本不應該發生的複製， 壓迫到內存空間。

為了處理這個問題，我們採用點陣圖標記(bitmap marking)的方法。關於這個方法，將在 2.6 節中介紹。

我的問題是，我還是看不懂上面的解釋，為什麼不兼容？

「 這樣的話，GC 標記 - 清除演算法就會存在一個問題 ： 與寫時複製技術不兼容。即使沒重寫對象，GC 也會設置所有活動對象的標誌位，這樣就會頻繁發生本不應該發生的複製， 壓迫到內存空間。」

怎麼就 「GC 也會設置所有活動對象的標誌位，這樣就會頻繁發生本不應該發生的複製」 ？

這個我不懂。

剛好在前一段時間買了這本書並且看了一半。

說不上一定正確只是分享一下我的見解。

題主的問題是，看不懂那段話為什麼說明了 「 GC標記-清除演算法」與「寫時複製技術(copy-on-write) 」 不兼容。

換一個說法。

你硬要把標記清除演算法和寫時複製弄在一起行不行？

行。所謂的不兼容，意思是這樣的結合方式並沒有發揮到寫時複製技術的優點，和不用寫時複製沒有太大區別。

寫時複製技術的優點是什麼？

fork進程的時候，內存空間是引用而不是複製的。

意味著執行完fork後的兩個進程的內存指向的是同一片區域。但是進程可能會執行不同的操作，產生不同的數據，這時候才在其他空閑內存區域寫入一個新的對象並改寫原指針。如果兩個程序的大部分內存數據都是相同的，那麼這個技術能省下非常多的內存空間。

而GC標記-清除演算法做了什麼？

回到書本第一章第一節關於對象的 「 頭 」 的描述。

「 ...比如將在第 2 章中介紹的 GC 標記 - 清除演算法，就是在對象的頭部中設置 1 個 flag （標誌位）來記錄對象是否已標記，從而管理各個對象。... 」（書中原話）

在每一個執行 GC 的時候，標記清除演算法都會對被引用的對象進行標記操作。被引用的對象僅僅意味著這個對象不是垃圾，不能被清除，而不表示對象的內容已經被改寫了。

試想一種情況：在fork後，兩個程序都沒有生成新的數據，也就是說所有對象的域都不變。

這時候執行一次 GC 標記-清除演算法，標記階段將所有被引用的對象的 flag 進行一個置位操作。這種操作的意義等同於改動了數據。這時候 「 寫時複製技術 」 會判斷對象已經被改動，從空閑內存中寫入新的對象並改寫原指針。

一次 GC 標記-清除演算法 執行完以後，已經不存在共享的對象了，每一個對象都被複制了一遍。

這就是我理解的 「 頻繁發生本不應該發生的複製 」 的原因。

以上是我的想法。

有任何錯誤，歡迎大家指出。