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三色算法和SATB算法

三色算法和SATB算法

作者: 得力小泡泡 | 来源:发表于2020-12-28 16:27 被阅读0次

1、三色标记算法

1、提到并发标记,我们不得不了解并发标记的三色标记算法。它是描述追踪式回收器的一种有效的方法,利用它可以推演回收器的正确性。
2、我们将对象分成三种类型:

1、黑色:根对象,或者该对象与它的子对象都被扫描过(对象被标记了,且它的所有field也被标记完了)。
2、灰色:对象本身被扫描,但还没扫描完该对象中的子对象(它的field还没有被标记或标记完)。
3、白色:未被扫描对象,扫描完成所有对象之后,最终为白色的为不可达对象,既垃圾对象(对象没有被标记到)。

3、三色标记算法的过程

GC root出发遍历heap,针对可达对象先标记白色为灰色,然后标记灰色为黑色,遍历完成之后所有可达对象都是黑色的,所有白色都是可以回收的

4、下面来看一下三色标记算法的整个图解过程:
  • 根对象被置为黑色,子对象被置为灰色。如下图:


    image.png

    其中可以看到灰色对象是已经被扫描过了,但是灰色对象里面所引用的子对象还未被扫描,所以可以看到灰色对象指向了未被扫描过的白色对象。

  • 继续由灰色遍历,将已扫描了子对象的对象置为黑色,如下:


    image.png

    可以看到由于灰色里面的子对象已经被扫描过了,所以原灰色对象就变成了黑色了,而它所引用的白色对象由于被扫描到了,所以白色变成了灰色了。

  • 遍历了所有可达的对象后,所有可达的对象都变成了黑色。不可达的对象既为白色,需要被清理:


    image.png
5、对象丢失问题(漏标)

但是如果在标记过程中,应用程序也在运行,那么对象的指针就有可能改变。这样的话,我们就会遇到一个问题:对象丢失问题。那问题是如何产生的呢,下面来说一下。

  • 当垃圾收集器扫描到下面情况时:


    image.png
  • 由于在GC扫描时应用程序线程也在同步执行,这时候应用程序执行了以下操作:
    A.c = C
    B.c = null
  • 这样, 对象的状态图变成如下情形:


    image.png
  • 这时候垃圾收集器再标记扫描的时候就会变成下图这样:


    image.png
  • 由于A变成了黑色,垃圾收信器是永远不会再扫描它了,因为垃圾回收器认为A里面的所有子对象都已经扫描完了,而问题就来了,此时C是白色,被认为是垃圾需要清理掉,显示这是不合理的,明明C是一个正常可用的对象。
6、SATB(解决漏标的情况)

在G1中,使用的是SATB(Snapshot-At-The-Beginning)的方式,删除的时候记录所有的对象。

它有3个步骤【重要!】:

1、在开始标记的时候生成一个快照图,标记存活对象。
2、在并发标记的时候,write barrier【写屏障】里把所有旧的引用所指向的对象都变成非白的。
①:对于从gray对象移除的目标引用对象标记为gray,将所有既将被删除的引用关系的旧引用记录下来,最后以这些旧引用为根重新扫描一遍。
②:对于black引用的新产生的对象标记为blcak,将所有新增的引用关系,然后根据这些引用关系为根重新扫描一遍。
3、可能存在浮动垃圾,将在下次被收集。

漏标与误标

误标没什么关系,顶多造成浮动垃圾,在下次gc还是可以回收的,但是漏标的后果是致命的,把本应该存活的对象给回收了,从而影响的程序的正确性。

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