三色标记原理，我给应聘者问懵了...

​​摘要：知道三色标记吗？是红黄蓝三色标记吗？

本文分享自华为云社区《从三色标记说开去》，原文作者：java 初中生。

【1】关于三色标记

前几天，公司临时派我去面试一个 java 实习生，由于没有这方面的任何经验，于是一不小心，我就问超纲了。

问过了 java 基础，我随口又问了一句，知道三色标记吗？

他显然是懵逼了一瞬间，但也仅仅一瞬间，然后振振有词地反问，是红黄蓝三色标记吗？

这倒是反把我问住了。

面试有问题答不出来，这其实可以理解，不懂就说不懂，不会就说不会，子曾经曰过，知之为知之。

三色标记，正经来说，就只有黑白灰三个颜色。

但实际上，三色标记，和颜色其实没有任何关系，只与一次扫描状态相关。

• 黑色节点，代表根节点或者已扫描完的节点，该节点的子节点也被扫描完；

• 灰色节点，代表已扫描完的节点，该节点的子节点存在未被扫描的情况；

• 白色节点，代表未被扫描的节点。

上图中，A 就是黑色节点，B 为灰色，因为 B 的子节点 C 未被扫描，C 则是白色节点。

如果，扫描结束，C 依旧是白色，则 C 被回收。

但这里会存在一个问题，如果在上图的情况下，BC 的引用断掉，而 AC 的引用被建立，如下图：

则会出现以下情况：

• B 扫描完，无引用，变黑。

• C，按道理说，也会变灰，然后变黑。

• 但 A 此时已经是黑色节点，则不会扫描其引用，所以 C 不会被扫描，还是白色。

• 最后，C 会被当垃圾回收。

这显然是一个误操作，因为 C 当前是根可达的，那该问题怎么办呢？

常用的垃圾回收器，CMS 和 G1 都给出了解决方案。

CMS 的方法叫做 Incremental Update 算法。

该算法从结果入手，判断扫描完结时，是否有白色对象被黑色对象引用，如果被引用，则通过 write barrier 写屏障技术，把黑色的对象重新标记为灰色，然后重新扫描。

G1 的方法叫做 SATB 算法。

该算法从源头入手，GC 开始之前拍摄快照，设定所有存在引用的对象，都是存活的。

GC 扫描之后，再次拍摄快照，将新引用的存活对象标记。

然后将快照叠加。

这样，C 显示的是被 A，B 两个对象引用。

但这样会有一个弊端，如果此时，AC 之间的引用没有被建立，则 C 本来应该被回收，但此轮却并没有被回收。

【2】跨代引用的问题

跨代引用这个概念被提出来的时候，很多人都有似曾相识的感觉。但具体要说，很多人就说不出所以然来了。

其实，java 堆说到底就两个代（年轻代和老年代），持久代在 jdk 的某个版本后，就被放到本地方法栈了。

跨代引用，即父节点在一个代，而引用对象在另一个代。

一般来说，父节点都在老年代，引用对象在年轻代。

如上图，X 引用和 Y 引用都是属于跨代引用。

跨代引用一般多发生在 G1 回收器中，因为 G1 的内存采用分块的模式，内存区域不稳定。

那么，年轻代回收（young GC）时，是否要根据可达性分析，遍历所有的老年代关联，直到根节点呢。

不需要。

只要父节点在老年代，则一律视为根节点。

在这里（跨代引用）要引入两个概念，结果集和卡表。卡表可以看作一个老年代分区的集合或者数组，如下图。

结果集，就是一组类似于 map 的容器，key 存放卡表的下标，value 存放引用关系

想想这样做的好处是什么？

【3】安全点和安全区域

java 工作线程和垃圾回收线程，一般情况下，是不能同时进行的。

通常老师讲到这个问题的时候，会打个比方：吃饭和洗碗擦桌子。

之所以工作线程和垃圾回收线程不能同时进行，是因为人不能一边吃饭一边收拾碗筷（触手怪除外）。

同理，还有一个问题，你也不能把饭吃到一半，把碗拿过去洗。

所以，你必须在吃完饭的时候，洗碗。

吃完饭的这个时间，就是安全点。

一般来说，安全点是某个线程的结束或者中断的时间，可以是方法调用，循环跳转，异常跳转等。

再回头说说垃圾回收的全过程。

• 业务线程执行过程中，会不断轮询一个标志位，该标志位处于垃圾回收线程中；

• 如果需要做垃圾回收，回收线程会将标志位改掉；

• 业务线程收到标志位信息，会走到安全点，然后停止；

• 垃圾回收线程启动，回收垃圾。

那么，安全区域是什么呢？

一个区域所有的点都是安全点，这一部分就是安全区域。

还是拿原来那个例子，如果你晚上减肥，不想吃饭，碗什么的，随时都可以洗。

【4】如何查看 GC 日志

直接上命令：-XX+PrintGCDetails。

该命令可以在控制台打印 GC 日志。

日志内容如下：

【5】终：垃圾回收各指标

吞吐量：指在应用程序的生命周期内，应用程序所花费的时间和系统总运行时间的比值。

公式：吞吐量=系统应用时间/系统总运行时间

垃圾回收器负载：和吞吐量正好相反，垃圾回收器负载指垃圾回收器耗时与系统运行总时间的比值。

公式：吞吐量=垃圾回收时间/系统总运行时间

停顿时间（延迟）：指垃圾回收器正在运行时，应用程序的暂停时间。

PS：独占回收器延迟长，但吞吐量高，并发回收器，延迟少，但吞吐量低。

垃圾回收频率：指垃圾回收器多长时间会运行一次。

PS：垃圾回收器的频率应该是越低越好。

反应时间：指当一个对象被称为垃圾后多长时间内，它所占据的内存空间会被释放。

PS：即垃圾回收的周期

over~~

堆分配：不同的垃圾回收器对堆内存的分配方式可能是不同的。一个良好的垃圾收集器应该有一个合理的堆内存区间划分。

本文参考资料：https://blog.csdn.net/xingkongjuhao/article/details/101801460

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