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【JVM】并发可达性分析-三色标记算法

news 文章来源：https://blog.csdn.net/wangzijian121/article/details/133387083 2025/1/11 19:40:05

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可达性分析

为了验证堆中的对象是否为可回收对象（Garbage）标记上的对象，即是存活的对象，不会被垃圾回收器回收，没有标记的对象会被垃圾回收器回收，在标记的过程中需要stop the world （STW）。
缺点：当堆中的对象很多、很复杂时，用。等待时间会很长。

什么是并发可达性分析

并发的意思是指和用户的线程进行并行运行，在运行时不需要进行STW。

三色算法理论-引入三种颜色

白色：尚未访问过。
黑色：本对象已访问过，而且本对象引用到的其他对象也全部访问过了。
灰色：本对象已访问过，但是本对象引用到的其他对象尚未全部访问完。全部访问后，会转换为黑色。
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三色算法理论-解释多标-浮动垃圾问题

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浮动垃圾（Floating Garbage）：
如图，在本图中A为GC ROOT，扫描到了B节点的时刻，断开了A到B 的应用：A.referenceB=null ,此时B下的100个下游对象，都无法被扫描到，导致无法被回收，这部分本应该回收但是没有回收到的内存，被称之为“浮动垃圾”。浮动垃圾并不会影响应用程序的正确性，只是需要等到下一轮垃圾回收中才被清除。

三色算法理论-解释漏标-对象消失问题

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【描述】：
当扫描到B节点时，断开时了B->C 的链接，A->C 新增一条新的引用：

c=b.reference;
b.referenceC=null;
a.referencec=c;

【问题！！！】
由于将B到C 的引用断开，导致C的状态还是白色，虽然新增了A到C的引用，但是A已经是黑色，不会重新进行扫描，我因此，会出现当本次扫描完成后，C还是白色，C和C引用的100个对象被回收掉了！！这是完全不能忍受的。

【出现问题的两个条件】

赋值器插入了一条或者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。
要解决对象消失的问题，就要使引发问题的根源条件处理，这就引出了2种解决对象消失问题的方式，增量更新或原始快照。

如何解决漏标-增量更新（Incremental Update）

代表回收器：CMS
增量更新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时，就将这个新加入的引用记录下来，待并发标记完成后，重新对这种新增的引用记录进行扫描；
简记：黑色对象一旦插入新的白色对象，黑色就变成灰色（需要重新扫描）
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如何解决漏标-原始快照（Snapshot At The Beginning，SATB）

代表回收器：G1、Shenandoah
原始快照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，也是将这个记录下来，并发标记完成后，对该记录进行重新扫描。
简记：如果灰色对象下的所有白色节点之间的引用删掉，那么灰色节点将变为根节点，重新进行扫描。
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【复杂度分析】

优缺点分析

增量更新：黑色对象新增一条指向白色对象的引用，那么要进行深入扫描白色对象及它的引用对象。
原始快照：灰色对象删除了一条指向白色对象的引用，实际上就产生了浮动垃圾，好处是不需要像 CMS 那样 remark，再走一遍 root trace 这种相当耗时的流程。

SATB相对增量更新效率会高(当然SATB可能造成更多的浮动垃圾)，因为不需要在重新标记阶段再次深度扫描被删除引用对象，而CMS对增量引用的根对象会做深度扫描，G1因为很多对象都位于不同的region，CMS就一块老年代区域，重新深度扫描对象的话G1的代价会比CMS高，所以G1选择SATB不深度扫描对象，只是简单标记，等到下一轮GC再深度扫描。