上一篇 MarkSweep MarkingPhase的學習中，其實沒有完全搞明白ModUnionTable到底是如何工作的，只是根據代碼和註釋大概知道其意思。
本篇來回顧一下 ART 中 ModUnionTable數據結構，以及搞明白它是如何使用的。
1.ModUnionTable類
// The mod-union table is the union of modified cards. It is used to allow the card table to be // cleared between GC phases, reducing the number of dirty cards that need to be scanned. class ModUnionTable { typedef std::set<uint8_t*, std::less<uint8_t*>, TrackingAllocator<uint8_t*, kAllocatorTagModUnionCardSet>> CardSet; typedef MemoryRangeBitmap<CardTable::kCardSize> CardBitmap; const std::string name_; Heap* const heap_; space::ContinuousSpace* const space_; }其實我們學習代碼的時候，看註釋很也重要的，能夠幫助我們更快的理解作者寫這段代碼的想法。這裏就指明瞭 ModUnionTable 是個什麼東西，以及它的設計目的：
- 一個 ModUnionTable 就是記錄這 modified cards的集合，這裏的 card與 card table中的card是一個意思；所以 ModUionTable的全稱應該是：The Union of modifed cards。
- 使用 ModUnionTable，使得可以在 GC Mark階段去 clean card table，並 scan 這些 card對應的數據，可以減少一部分在GC Pause階段的工作
另外需要關注的兩個 typedef 類型：
- CardSet：它是一個 std::set，將會在後面 ImageSpace對應的 ModUnionTable中使用
- CardBitmap：它是一個 MemoryRangeBitmap<kAlignMent>，實際上是 bitmap的一個變體，bitmap是一個 bit 表示一個Object(至少8byte)對象的存活狀態；而MemoryRangeBItmap的一個 bit 表示 kAlignMent 個字節的存活情況。在這裏，alignment是 CardTable::kCardSize，說明了其單位與 CardTable的 一個 card是一樣的。即，它的一個bit代表一個 card
接下來需要關注它的兩個比較重要的成員函數：// Process cards for a memory range of a space. This doesn't immediately update the mod-union // table, as updating the mod-union table may have an associated cost, such as determining // references to track. virtual void ProcessCards() = 0; // Update the mod-union table using data stored by ProcessCards. There may be multiple // ProcessCards before a call to update, for example, back-to-back sticky GCs. Also mark // references to other spaces which are stored in the mod-union table. virtual void UpdateAndMarkReferences(MarkObjectVisitor* visitor) = 0;
- ProcessCards() ：處理一個 space 的指定 memory range對應的 card，一般是處理整個space對應的 card；它是一個純虛函數，可以知道後面 ImageSpace 和ZygoteSpace 的 ModUionTable，都是它的子類了
- UpdateAndMarkReferences()：根據 ProcessCards()準備的數據，進行 MarkReference，在執行這個函數之前，可以執行多次 ProcessCards()準備數據；它也是一個純虛函數，需要子類實現
總結：ModUnionTable 設計的目的是爲了處理(Mark)當前 space 中被修改過的 Cards中的每個對象的引用；其數據的(哪些Card被修改過)收集，是在 ProcessCards()函數中獲取的；當前 space中對象的引用的處理是在 UpdateAndMarkReferences() 函數實現的。
2.ModUnionTableCardCache 類
// Card caching implementation. Keeps track of which cards we cleared and only this information. class ModUnionTableCardCache : public ModUnionTable { // Clear and store cards for a space. virtual void ProcessCards() OVERRIDE; // Mark all references to the alloc space(s). virtual void UpdateAndMarkReferences(MarkObjectVisitor* visitor); // Cleared card bitmap, used to update the mod-union table. std::unique_ptr<CardBitmap> card_bitmap_; }先說明一下 card_bitmap_ 成員，它會在 ModUnionTableCardCache 構造函數中被初始化，其代表整個 space的全部範圍（the limit, not the current end）.ModUnionTableCardCache 這個類使用來描述 ZygoteSpace 的 mod union table的。這個類的作用是 "keep track of which cards we cleared"，也就是說，當我們把一個card 從dirty(0x70)狀態clear爲非 dirty(0x6f)狀態時，我們會使用 card_bitmap_記錄下來這個card（就是把這個card對應在 card_bitmap_上的 bit 置爲 1）。在這個類裏，兩個關鍵函數的實現，都已經比較明確了：
void ModUnionTableCardCache::ProcessCards() { CardTable* const card_table = GetHeap()->GetCardTable(); ModUnionAddToCardBitmapVisitor visitor(card_bitmap_.get(), card_table); // Clear dirty cards in the this space and update the corresponding mod-union bits. card_table->ModifyCardsAtomic(space_->Begin(), space_->End(), AgeCardVisitor(), visitor); }第二個函數 UpdateAndMarkReference()，實現較爲複雜，大概涉及了下面這麼幾個函數和 Visitor，有興趣的同學可以看下其實現：
- void ModUnionTableCardCache::UpdateAndMarkReferences(MarkObjectVisitor* visitor)
- card_bitmap_->VisitSetBits
- CardBitVisitor
- ContinuousSpaceBitmap->VisitMarkedRange(start, start+128)
- ModUnionScanImageRootVisitor
- object->VisitReferences()
- ModUnionUpdateObjectReferencesVisitor->MarkReference
- MarkObjectVisitor->MarkObject
Zygote Space 的 mod union table 圖解：圖解：
- card_bitmap_ 中標記 ProcessCards() / ClearCards() 時狀態爲 dirty 的 card
- 依次 Visit dirty card 範圍內的，且在 space 的bitmap 中處於 live 狀態的 object，比如 obj1，obj2，obj4 符合條件
- obj1 中的 ref1 和 ref2 地址都是在 Alloc Space 範圍內，所以需要標記 這兩個 ref
- obj4 的 ref3 在 ImageSpace ( immune_space_)範圍內，ref4 在 ZygoteSpace 內，都不需要進行標記
- 所以 ZygoteSpace mod union table 僅僅是處理從 zygote space 到 alloc space 的引用
總結：ModUnionTableCardCache 這個類，就是 ZygoteSpace 的 mod union table，當一個對象在 ZygoteSpace內，切在 GC 階段發現這個對象所在 card 被修改過(dirty，即 card 中有對象被修改了引用，且不是修改成null)，而這個對象的一些引用不在 ZygoteSpace，也不在 ImageSpace，則應該就是在 AllocSpace，會對其進行標記。
3.ModUnionTableReferenceCache類
// Reference caching implementation. Caches references pointing to alloc space(s) for each card. class ModUnionTableReferenceCache : public ModUnionTable { // Clear and store cards for a space. void ProcessCards() OVERRIDE; // Update table based on cleared cards and mark all references to the other spaces. void UpdateAndMarkReferences(MarkObjectVisitor* visitor) // Function that tells whether or not to add a reference to the table. virtual bool ShouldAddReference(const mirror::Object* ref) const = 0; // Cleared card array, used to update the mod-union table. ModUnionTable::CardSet cleared_cards_; // Maps from dirty cards to their corresponding alloc space references. AllocationTrackingSafeMap<const uint8_t*, std::vector<mirror::HeapReference<mirror::Object>*>, kAllocatorTagModUnionReferenceArray> references_; }
這個類的作用就是：“Caches references pointing to alloc sapces for each card”. 簡單來說就是保存我們想要處理的 Reference，至於什麼樣的 Reference 我們處理，這個函數 ShouldAddReference()就是用來判斷這個情況的，純虛函數，所以應該還是有子類來實現這個功能。其兩個成員：
- cleared_cards_：當把一個 dirty card clear後，我們會把這個 card 記錄下來；在後面UpdateAndMarkReference時根據這個數據來做標記；
- references_：就是記錄dirty cards中指向其他 space 的 References；
ProcessCard()函數在clean dirtycard時，會把card記錄到 cleared_cards_中，這個與 ModUnionTableCardCache中的僅僅使用card bitamp記錄不同；
4.ModUnionTableToZygoteAllocspace類
// A mod-union table to record image references to the Zygote and alloc space. class ModUnionTableToZygoteAllocspace : public ModUnionTableReferenceCache { bool ShouldAddReference(const mirror::Object* ref) const OVERRIDE ALWAYS_INLINE { return !space_->HasAddress(ref); } }ModUnionTableToZygoteAllocspace 纔是實際上 iamge space的 ModUnionTbale。而它的主要功能實現也還是在 ModUnionTableReferenceCache 中實現，這裏只是實現了 ShouldAddReference()函數，意思說，當前 reference不在ImageSpace中，則需要把這個 reference 添加到當前 modunion table的 reference_ 的map中。總結：ImageSpace的 ModUnionTable的使用步驟大致如下：
- ProcessCards()時，把 dirty card 保存在 cleared_cards_中
- 在UpdateAndMarkReferences() 函數中，按照 card順序，找到card對應space(ImageSpace)的 live_bitmap_，然後在一定範圍內(card start到 card end範圍)，Visit live_bitmap_中被標記的對象，在Visit過程中，如果發現該對象的成員Reference地址不在ImageSpace中，則把該Reference地址記錄到 references_這個cache中，最後會標記這個 cache中的 reference 以及其可達對象。如果在這個過程中，發現ImageSpace的對象的引用是 GCRoot，且該 GCRoot不在ImageSpace中，那麼還需要把該ImageSpce對象所在的 card記錄到 cleared_cards_中（一般發生在 classloader的情況），以便下次mark；
ImageSpace 的 mod union table 圖解：圖解：
- cleared_cards_ 中 card1 和 card4 表示 ProcessCards() / ClearCards() 時處於 dirty 的 card，即 card_table_ 中灰色背景，值爲 0x70 的card；
- Image Space 中綠色背景的 obj1，obj2 是 card1 範圍內的 object，且在 space live_bitmap中被標記爲存活，obj4 是 card4 對應範圍內的 obj，且在 heap live_bitmap_ 中被標記爲存活；
- obj1 的引用 ref2 指向 ImageSpace，所以不用記錄到 references_ map中； obj1 的引用 ref1 指向 Zygote space，obj4 的引用 ref3，ref4指向 Alloc Space，所以它們要被添加到該 mod union table 的數據集合 references_ map 中，以便後續訪問標記；
- 另外，假若途中 card1 中存在 GCRoot，且地址範圍在 Zygote Space 或者 Alloc Space，則記錄下來 card1，等到標記 references_ 中的 ref 完成，清空完 cleard_cards_ 之後，會再次把 card1 添加到 cleard_cards_ 中；
- 所以 ImageSpace 的 mod union table 是處理從 Image space 到 zygote space 和到 alloc space 的引用；
總結：Image Space 的 mod union table 主要通過 cleared_card_ 和 references_ 這兩個成員來工作；
