CMS和G1的漏标问题解决及三色标记算法图解

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三色标记算法:GCRoot如果想查找到存活对象,会根据可达分析算法分析,遍历整个引用链 ,按照是否访问过该对象分成三种不同的颜色盒子(容器):白色、灰色、黑色盒子。

白色:本对象没有被访问过 (没有被GCRoot扫描过,有可能是为垃圾对象);
灰色:本对象已经被访问过(被GCRoot扫描过),且本对象中的属性没有被GCRoot扫描,该对象就是为灰色对象;如果该对象的属性被扫描的情况下,从灰色变为黑色。
黑色:本对象已经被访问过(被GCRoot扫描过),且本对象中的属性已经被GCRoot扫描过,该对象就是为黑色对象。

三色标记算法原理

a、在初始阶段的时候,所有的对象都是存放在白色容器中。



b、初始标记阶段,GCRoot标记直接关联对象置为灰色



c、并发标记阶段,扫描整个引用链,有子节点的话,则当前节点变为黑色,子节点变为灰色

d、在白色盒子剩下的对象都是为没有被GCRoot关联的对象,可能会被垃圾回收机制清理。
e、下次GCRoot起点从灰色节点开始计算

三色标记算法缺陷:在并发标记阶段的时候,因为用户线程与GC线程同时运行,有可能会产生多标或者漏标;
多标--多标记(浮动垃圾)
漏标--漏标记

浮动垃圾

1.并发标记:用户与GC线程同时运行,假设现在扫描到C对象,B对象变为黑色,用户线程执行C的属性E=null,GC线程扫描C对象引用链,认为E对象是为可达对象,但是C对象根本没有引入到E对象,E对象应该是为垃圾对象,这种问题,可以在重新标记阶段(修正)修复。
2.并发清除阶段:用户与GC线程同时运行,会产生新的对象但是没有及时被GC清理。 只能在下一次GC清理垃圾的修复。

漏标问题

1.用户线程先执行C的E属性=null;GC线程的GcRoot就扫描不到E。Gc就认为E对象就是为垃圾对象,不可达对象。
2.用户线有执行B.E属性=E;E对象就是应该是为可达对象。
3.因为GCRoot是从C开始,不会从黑色的B开始,就会导致漏标的情况发生。

漏标的问题满足两个条件:
1.至少有一个黑色对象指向了白色对象
2.所有灰色对象扫描完整个链时,删除之前所有白色对象。

1.CMS如何解决漏标问题---写屏障+增量更新方式

满足一个条件(灰色对象与白色对象断开连接),在并发标记阶段当我们黑色对象(B)引用关联白色对象(E),记录下B黑色对象。
在重新标记阶段(所有用户线程暂停),有将B对象变为灰色对象将整个引用链全部扫描。
缺点:遍历B整个链的效率非常低,有可能会导致用户线程等待的时间非常长。

2.G1如何解决漏标问题---原始快照方式

在C断开E的时候,会记录原始快照,在重新标记阶段的时候以白色对象变为灰色为起始点扫描整个链,本次GC是不会被清理。
好处:如果假设B(黑色对象)引入该白色对象的时候,无需做任何遍历效率是非常高。
缺点:如果假设B(黑色对象) 没有引入该白色对象的时候,该白色对象在本次GC继续存活,只能放在下一次GC在做并发标记的时候清理。
tips:以浮动垃圾(占内存空间)换让我们用户线程能够暂停的时间更加短。

总结:
CMS收集器解决漏标问题:增量方式 如果现在B(黑色)对象引入白色对象,写屏障。
好处:避免浮动垃圾,缺点扫描整个引用链效率比较低。
G1收集器解决漏标问题:原始快照方式。
好处:效率非常高,无需扫描整个引用链,缺点:可能会产生浮动垃圾。


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