浅谈JVM GC三色标记算法

2023-10-15 08:50

本文主要是介绍浅谈JVM GC三色标记算法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

浅谈JVM GC三色标记算法

“同学,可以讲一下JVM的GC三色标记算法吗?”
“额……这个……这是啥……不了解”

这几天逛脉脉,有的网友提到面试的时候面试官问到了JVM GC的三色标记算法,好吧,看来Java面试真的已经是卷的飞起来,都开始问这种问题了……

大家一起卷

那么今天,我们就来简单聊聊JVM的GC三色标记算法。

三色标记算法

三色标记法是一种垃圾回收法,它可以让JVM不发生或仅短时间发生STW(Stop The World),从而达到清除JVM内存垃圾的目的。

三色标记可以简洁地描述回收过程中对象状态的变化,包括是否已经被标记,是否在工作列表中等。

三色标记是描述追踪式回收器的一种十分有用的方法,利用它可以推演回收器的正确性,这恰恰是回收器必须保证的。

三色标记算法模型中,将对象划分为三大类:

  • 白色:未被垃圾回收器扫描过的对象,任意对象在初始状态下均为白色;
  • 黑色:已经被垃圾回收器扫描过的对象,确认对象存活,当回收器完成该对象的扫描并找到其全部子节点之后,将其标记为黑色;
  • 灰色:正在被回收器处理的对象,当回收器初次扫描到某一对象的时候将其着色为灰色。

目前主要采用三色标记法的回收器有CMS GC与G1。

工作过程

常见的垃圾回收器均采用了标记-清除算法,即通过GC ROOT为起点发起查找,寻找存活的对象,在这个过程中,对象的颜色变化如下图所示:

测试
上图表示了一个基本对象图以及其标记栈(即工作列表的具体实现)在标记过程中某个阶段的状态。
标记栈中的所有对象都会再次得到访问,因此它们是灰色的,所有已经标记但不再标记栈中的对象都是黑色的,其他对象均为白色的。
但是,一旦mark方法完成对图的遍历,标记栈将变为空(即没有灰色对象),则只有对象C依然会是白色(垃圾),其他对象都将得到标记(黑色)。
上述算法中存在一个重要的不变式:在标记过程完成后,对象图中将不可能存储从黑色对象指向白色对象的引用,因此在标记过程中,所有白色可达对象都只能是从灰色对象可达的。

存在的问题

浮动垃圾:并发标记的过程中,若一个已经被标记成黑色或者灰色的对象,突然变成了垃圾,此时,此对象不是白色的不会被清除,重新标记也不能从GC Root中去找到,所以成为了浮动垃圾,这种情况对系统的影响不大,留给下一次GC进行处理即可。

对象漏标问题(需要的对象被回收):并发标记的过程中,一个业务线程将一个未被扫描过的白色对象断开引用成为垃圾(删除引用),同时黑色对象引用了该对象(增加引用)(这两部可以不分先后顺序);
因为黑色对象的含义为其属性都已经被标记过了,重新标记也不会从黑色对象中去找,导致该对象被程序所需要,却又要被GC回收,此问题会导致系统出现问题。
为了应对这个问题,而CMS与G1,两种回收器在使用三色标记法时,都采取了一些措施来应对,CMS对增加引用环节进行处理(Increment Update),G1则对删除引用环节进行处理(SATB)。

关于CMS的Increment Update与G1的SATB,本篇我就不进行过多的讨论,推荐JVM大神R大对于这两个知识点的详细解答:
https://hllvm-group.iteye.com/group/topic/44381?page=2

结语

好啦,就此我们就简单了解了JVM GC的三色标记法,如果再遇见面试官问你类似的问题,你可以好好秀他一脸咯。
优秀

这篇关于浅谈JVM GC三色标记算法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/216651

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