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JVM优化之三色标记

漏标的问题主要引入了三色标记算法(Three-Color Marking)来解决。

概念

通过使用三种颜色(白色、灰色和黑色)来标记对象的状态,从而有效地管理对象的可达性和垃圾回收过程。

三色标记算法通常与增量垃圾收集器(Incremental Garbage Collector)相关。
三色标记

  1. 白色

所有对象在开始时都标记为白色。这表示这些对象还没有被垃圾收集器检查过。在垃圾回收结束时,所有仍然是白色的对象都会被认为是不可达的,因此会被回收。

  1. 灰色

当垃圾回收器发现一个对象可达时,它会将该对象标记为灰色,并将该对象的所有直接引用的对象添加到待处理列表中。灰色对象表示它们已经被发现但其引用的对象还没有被完全检查。

  1. 黑色

当垃圾回收器处理一个灰色对象并且检查了该对象引用的所有对象之后,它会将该灰色对象标记为黑色。黑色对象表示它们和它们引用的所有对象都已经被完全检查过。

三色标记的过程

  1. 标记阶段
  • 初始化时,所有对象都是白色的。
  • 从根对象(GC Roots)开始,将它们标记为灰色并将它们的引用对象加入待处理列表。
  • 从待处理列表中取出一个灰色对象,将它标记为黑色,并将它引用的所有对象标记为灰色并加入待处理列表。
  • 重复上述步骤,直到没有灰色对象。
  1. 清理阶段
    任何仍然是白色的对象都会被认为是不可达的并被回收。

优缺点

优点

  • 增量回收

三色标记允许垃圾回收器在应用程序运行时分阶段进行工作,而不是暂停整个应用程序进行垃圾回收(即“停止-世界”)。

  • 实时性

三色标记有助于实现实时垃圾回收,使得垃圾回收过程的延迟更可控。

缺点

  • 内存开销

每个对象需要额外的标记来存储颜色状态。

  • 复杂性

实现三色标记算法需要处理对象的状态转换以及正确管理引用。

总结

三色标记是一种有效的垃圾收集技术,广泛应用于现代垃圾收集器,如Java的G1垃圾收集器。通过精确管理对象的可达性,三色标记算法能够在不显著中断应用程序运行的情况下,有效地进行内存管理。

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