JVM 十一 三色標記

前言：

所有的垃圾**演算法都要經歷標記階段。如果gc執行緒在標記的時候暫停所有使用者執行緒（stw），那就沒三色標記什麼事了。但是這樣會有乙個問題，使用者執行緒需要等到gc執行緒標記完才能執行，給使用者的感覺就是很卡，使用者體驗很差。

現在主流的垃圾收集器都支援併發標記。什麼是併發標記呢？就是標記的時候不暫停或少暫停使用者執行緒，一起執行。這樣就會出現標記物件的過程中又有新的物件產生，或者標記物件過程中有改變物件引用的操作，物件間的引用可能發生變化，多標和漏標的情況就有可能發生。那這些情況標記過程中怎麼處理呢？這就設計到標記演算法了。

標記演算法就是標記出那些物件是可以**的，然後再執行**操作。

從gc root物件開始掃瞄訪問。

假設現在有白、灰、黑三個集合（表示當前物件的顏色），其遍歷訪問過程為：

初始時，所有物件都在 【白色集合】中；

將gc roots 直接引用到的物件 挪到 【灰色集合】中；

從灰色集合中獲取物件：

3.1. 將本物件 引用到的 其他物件 全部挪到 【灰色集合】中；

3.2. 將本物件 挪到 【黑色集合】裡面。

重複步驟3，直至【灰色集合】為空時結束。

結束後，仍在【白色集合】的物件即為gc roots 不可達，可以進行**。

假設已經遍歷到e（變為灰色了），此時應用執行了objd.fielde = null：

此刻之後，物件e/f/g是「應該」被**的。然而因為e已經變為灰色了，其仍會被當作存活物件繼續遍歷下去。最終的結果是：這部分物件仍會被標記為存活，即本輪gc不會**這部分記憶體。

這部分本應該** 但是 沒有**到的記憶體，被稱之為「浮動垃圾」。浮動垃圾並不會影響應用程式的正確性，只是需要等到下一輪垃圾**中才被清除。

另外，針對併發標記開始後的新物件，通常的做法是直接全部當成黑色，本輪不會進行清除。這部分物件期間可能會變為垃圾，這也算是浮動垃圾的一部分。

假設gc執行緒已經遍歷到e（變為灰色了），此時應用執行緒先執行了：

var g =obje.fieldg; 

obje.fieldg = null; //
灰色e 斷開引用 白色g 
objd.fieldg = g; //
黑色d 引用 白色g

最終導致的結果是：g會一直停留在白色集合中，最後被當作垃圾進行清除。這直接影響到了應用程式的正確性，是不可接受的。

不難分析，漏標只有同時滿足以下兩個條件時才會發生：

條件一：灰色物件 斷開了 白色物件的引用（直接或間接的引用）；即灰色物件 原來成員變數的引用 發生了變化。

條件二：黑色物件 重新引用了 該白色物件；即黑色物件 成員變數增加了 新的引用。

從**的角度看：

var g = obje.fieldg; //

1.讀obje.fieldg = null; //
2.寫objd.fieldg = g; //
3.寫

物件e 往其成員變數fieldg，寫入 null值。

物件d 往其成員變數fieldg，寫入 物件g ；

我們只要在上面這三步中的任意一步中做一些「手腳」，將物件g記錄起來，然後作為灰色物件再進行遍歷即可。比如放到乙個特定的集合，等初始的gc roots遍歷完（併發標記），該集合的物件 遍歷即可（重新標記）。

重新標記是需要stw的，因為應用程式一直在跑的話，該集合可能會一直增加新的物件，導致永遠都跑不完。當然，併發標記期間也可以將該集合中的大部分先跑了，從而縮短重新標記stw的時間，這個是優化問題了。

寫屏障用於攔截第二和第三步；而讀屏障則是攔截第一步。

它們的攔截的目的很簡單：就是在讀寫前後，將物件g給記錄下來

上面漏標的情況，由於g會被**，會導致程式過程中使用會有問題，為了避免這個問題，有兩種方法解決這個問題：

增量更新：

在標記程式執行過程中發生了引用鏈的變動，通過寫屏障將這個變動記錄下來，比如物件a對d建立新的引用時，將d放入乙個oopmap中，作為灰色物件，併發標記結束後對這個oopmap進行遍歷，就可以避免漏標的情況。解決條件二。

原始快照：satb

這種方式解決的是條件一，帶來的結果是依然能夠標記到d，具體做法如下：

物件b的引用關係變動的時候，即給b物件中的某個屬性賦值時，將之前的引用關係記錄下來。
標記的時候，掃瞄舊的物件圖，這個舊的物件圖即原始快照。

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