三色标记 GC

GC 什么时候触发

1.系统自动触发。当堆大小达到阈值，或距离上一次GC时间超出设定值。
2.手动触发，runtime.GC()

V1.3前标记清除（mark and sweep）

步骤：

1. 先全局暂停，不执行用户代码 启动STW。stop the world。
2. 标记可达对象（程序所用到的对象引用链）
3. 清除没有标记的对象
4. 停止 STW，继续执行用户代码

缺点三个：
SWT 的暂停，会造成卡顿。需要扫描整个 heap 区。会产生 heap 碎片。

V1.3标记清除

1.3前，STW 的时间段覆盖了整个1~4步骤。
1.3优化点，将3和4调换位置。最终达到 STW 的时间段仅覆盖1~3。

V1.5三色并发标记

三色：白(垃圾)，灰(待遍历)，黑(可达对象)。
程序是这些对象的根节点集合。可以想象成程序启动，各个包（实际上是变量，gc 的是变量）的引用形成的树结构。
步骤：

1. 新创建的对象都标记为白色。
2. 仅从根节点遍历一层，遍历到的标记灰色。并将对象移入灰色区。

1. 遍历灰色。将灰色引用的白色对象标记为灰色，移入灰色区。将之前遍历的灰色标记为黑色。

4.重复第三步。直到灰色区域为空。
5.将白色区域全部删除回收。
以上也需要 STW。如果没有 STW，会在第二步和第三步之间出现问题：
程序进行过程中，对象2解除对对象3的引用，同时，对象4引用了对象3。（新增了，删除了。对应插入屏障，删除屏障）
按道理来说对象 3 就不应该被干掉。
但是走到第三步时，遍历对象2时，发现并没有对对象 3 进行引用。
而下面，将跳过对象 4，直接对对象7进行遍历，也忽略了对象4对对象3的引用。
最终就会导致对象 3，成为了不可达对象，即一直是白色，最终被回收。

无 SWT 的三色标记总结

可以看出，有两种情况，在三色标记法中，是不希望被发生的。

• 条件1: 一个白色对象被黑色对象引用(白色被挂在黑色下)。即新增了引用关系。
• 条件2: 灰色对象与它之间的可达关系的白色对象遭到破坏，(灰色同时丢了该白色)。即删除了引用关系。
  如果当以上两个条件同时满足时，就会出现对象丢失现象!

并且，如果示例中的白色对象3还有很多下游对象的话, 也会一并都清理掉。
可是SWT还是很影响效率，由这里引出了屏障机制。其机理就是破坏以上两个条件。

v1.5 三色标记的插入屏障和删除屏障

分别破坏上述条件的两种方式

1. 强三色不变式。不允许黑色下挂载白色。破坏条件 1。
2. 弱三色不变式。允许黑色下挂载白色，但要求该白色的上游链条中含有灰色。即白色必须还被其他灰色挂载（间接的也行）。破坏条件 2。

为了实现这两种方式，GC 增加了两种屏障机制，插入屏障，删除屏障。

插入屏障（强三色不变式）

1.只对堆区进行插入屏障，即黑色对象新增白色对象，会将白色修改为灰色。之后再重复第三步。从而满足黑色下不再是白色。

2.而栈区，上图可看到黑色对象1，新增了白色对象 9，并没有将对象9改为灰色。
3.栈区进行 SWT。重新再扫描，即重复第三步。会将对象 9 变为灰色，再循环对象 9 会变成黑色。（即栈区会多一次 SWT 和再扫描循环过程）。

删除屏障（弱三色不等式）

1.被解除引用的对象如果为灰色或白色，均标记为灰色。解决了删除后的关系是灰解除灰，而不是灰色到白色。
这种方式精度低。以上图为例子。对象 2 删除对对象 3 的引用后，对象 3 也会变为灰色，重复第三步骤几轮后对象 3 也会变为黑色。
而既然对象 3 已经跟程序没关系了，就应该被清除掉。但是这一次对象 3 活过了这一轮。需要到下次 GC 才能被清除。所以说精度低。

缺点总结

1.插入屏障还是需要 STW 栈区。2. 删除屏障不精准。

V1.8 混合写屏障

1.GC 开始，将栈上的所有对象标记为黑色。
2.GC 期间，栈上创建的新对象均标记黑色。
3.GC 期间，堆上。被删除的，被添加的，标记为灰色。即，只有堆区做混合写屏障。
无 V1.5 的两个缺点。

总结

共四次演化。
V1.3 前。有 STW。找可达，清未标记。
V1.3，缩短 STW 时间。找可达，清未标记。
V1.5，对栈区 STW。引入三色，黑色可达，灰色待遍历，白色垃圾。引入插入屏障和删除屏障。插入屏障黑色引用白色，会将白色标记为灰色。删除屏障，被删除的都标记为灰色。缺点需要 STW 栈区，删除屏障不精准。
如果V1.5 无 STW，则会出现实际引用对象丢失的情况（黑色 A 引用白色 B，灰色 C 断开了和白色B的引用）。
V1.8，栈区全黑，堆上被删除引用的和被添加的标记为灰色。无 STW。