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你愈是少说你的伟大，我将愈想到你的伟大。——培根
文章目录
- 三色标记算法
- 增量更新
- 原始快照
面试官：我们先从JVM基础开始问，了解三色标记算法吗？
我：额…不了解。
面试官：出去的时候记得把门带上。
现在Java面试真的已经是越来越卷了，很喜欢问底层实现原理。本篇来聊聊三色标记算法，也是Java面试的常客。
三色标记算法可以扯出增量更新和原始快照，聊好了会让面试官觉得你这小伙子有点东西。
三色标记算法
既然叫三色标记算法，首先我们要搞明白是哪三色，三色是：黑色，白色，灰色。
把遍历对象图过程中遇到的对象，按照是否访问过这个条件标记成以下三种颜色：
- 白色：表示对象尚未被垃圾收集器访问过。显然在可达性分析刚刚开始的阶段，所有的对象都是白色的，若在分析结束的阶段，仍然是白色的对象，即代表不可达。
- 黑色：表示对象已经被垃圾收集器访问过，且这个对象的所有引用都已经扫描过。黑色的对象代表已经扫描过，它是安全存活的，如果有其他对象引用指向了黑色对象，无须重新扫描一遍。黑色对象不可能直接（不经过灰色对象）指向某个白色对象。
- 灰色：表示对象已经被垃圾收集器访问过，但这个对象上至少存在一个引用还没有被扫描过。
原书中的图画的很好，一目了然。
由于一些垃圾回收器存在垃圾回收线程和用户线程并发的情况（例如CMS的并发阶段），那么三色标记会有2个问题：
- 一种是把原本消亡的对象错误标记为存活，这不是好事，但其实是可以容忍的，只不过产生了一点逃过本次收集的浮动垃圾而已，下次收集清理掉就好。
- 另一种是把原本存活的对象错误标记为已消亡，这就是非常致命的后果了，程序肯定会因此发生错误。
Wilson于1994年在理论上证明了，当且仅当以下两个条件同时满足时，会产生“对象消失”的问题，即原本应该是黑色的对象被误标为白色：
- 赋值器插入了一条或多条从黑色对象到白色对象的新引用。
- 赋值器删除了全部从灰色对象到该白色对象的直接或间接引用。
因此，我们要解决并发扫描时的对象消失问题，只需破坏这两个条件的任意一个即可。由此分别产生了两种解决方案：增量更新（Incremental Update）和原始快照（Snapshot At The Beginning，SATB）。
这2种解决方案各破坏一个条件
增量更新
增量更新要破坏的是第一个条件，当黑色对象插入新的指向白色对象的引用关系时，就将这个新插入的引用记录下来，等并发扫描结束之后，再将这些记录过的引用关系中的黑色对象为根，重新扫描一次。这可以简化理解为，黑色对象一旦新插入了指向白色对象的引用之后，它就变回灰色对象了。
这其实有点像之前讲过类似OopMap的思想，本质也是维护了个映射关系，重新扫描的时候扫描这个映射关系就行了，不用全表扫描。
原始快照
原始快照要破坏的是第二个条件，当灰色对象要删除指向白色对象的引用关系时，就将这个要删除的引用记录下来，在并发扫描结束之后，再将这些记录过的引用关系中的灰色对象为根，重新扫描一次。这也可以简化理解为，无论引用关系删除与否，都会按照刚刚开始扫描那一刻的对象图快照来进行搜索。
以上无论是对引用关系记录的插入还是删除，虚拟机的记录操作都是通过写屏障实现的。写屏障，我们之前讲记忆集与卡表的时候介绍过的，可以理解为Spring中的AOP，目前为止卡表状态的维护，增量更新，原始快照都是基于写屏障。
另外，CMS使用的是增量更新，G1使用的是原始快照。
本篇文章就到这里，如果再遇见面试官问你类似的问题，你可以好好跟他扯皮咯。
如果本篇博客有任何错误和建议，欢迎给我留言指正。文章持续更新。
