三色标软件（一文弄懂三色标记算法）
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你愈是少说你的伟大 ，我将愈想到你的伟大 。——培根
面试官：我们先从JVM基础开始问 ，了解三色标记算法吗？
我：额......不了解 。
面试官：出去的时候记得把门带上 。
现在Java面试真的已经是越来越卷了 ，很喜欢问底层实现原理 。本篇来聊聊三色标记算法 ，也是Java面试的常客 。
三色标记算法可以扯出增量更新和原始快照 ，聊好了会让面试官觉得你这小伙子有点东西 。
三色标记算法
既然叫三色标记算法 ，首先我们要搞明白是哪三色 ，三色是：黑色 ，白色 ，灰色 。
把遍历对象图过程中遇到的对象 ，按照是否访问过这个条件标记成以下三种颜色：
白色：表示对象尚未被垃圾收集器访问过 。显然在可达性分析刚刚开始的阶段 ，所有的对象都是白色的 ，若在分析结束的阶段 ，仍然是白色的对象 ，即代表不可达 。 黑色：表示对象已经被垃圾收集器访问过 ，且这个对象的所有引用都已经扫描过 。黑色的对象代表已经扫描过 ，它是安全存活的 ，如果有其他对象引用指向了黑色对象 ，无须重新扫描一遍 。黑色对象不可能直接（不经过灰色对象）指向某个白色对象 。 灰色：表示对象已经被垃圾收集器访问过 ，但这个对象上至少存在一个引用还没有被扫描过 。原书中的图画的很好 ，一目了然 。
由于一些垃圾回收器存在垃圾回收线程和用户线程并发的情况（例如CMS的并发阶段） ，那么三色标记会有2个问题：
一种是把原本消亡的对象错误标记为存活 ，这不是好事 ，但其实是可以容忍的 ，只不过产生了一点逃过本次收集的浮动垃圾而已 ，下次收集清理掉就好 。 另一种是把原本存活的对象错误标记为已消亡 ，这就是非常致命的后果了 ，程序肯定会因此发生错误 。Wilson于1994年在理论上证明了 ，当且仅当以下两个条件同时满足时 ，会产生“对象消失 ”的问题 ，即原本应该是黑色的对象被误标为白色：
赋值器插入了一条或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 。因此 ，我们要解决并发扫描时的对象消失问题 ，只需破坏这两个条件的任意一个即可 。由此分别产生了两种解决方案：增量更新（Incremental Update）和原始快照（Snapshot At The Beginning ，SATB） 。
这2种解决方案各破坏一个条件
增量更新
增量更新要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关系时 ，就将这个新插入的引用记录下来 ，等并发扫描结束之后 ，再将这些记录过的引用关系中的黑色对象为根 ，重新扫描一次 。这可以简化理解为 ，黑色对象一旦新插入了指向白色对象的引用之后 ，它就变回灰色对象了 。
这其实有点像之前讲过类似OopMap的思想 ，本质也是维护了个映射关系 ，重新扫描的时候扫描这个映射关系就行了 ，不用全表扫描 。
原始快照
原始快照要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 ，就将这个要删除的引用记录下来 ，在并发扫描结束之后 ，再将这些记录过的引用关系中的灰色对象为根 ，重新扫描一次 。这也可以简化理解为 ，无论引用关系删除与否 ，都会按照刚刚开始扫描那一刻的对象图快照来进行搜索 。
以上无论是对引用关系记录的插入还是删除 ，虚拟机的记录操作都是通过写屏障实现的 。写屏障 ，我们之前讲记忆集与卡表的时候介绍过的 ，可以理解为Spring中的AOP ，目前为止卡表状态的维护 ，增量更新 ，原始快照都是基于写屏障 。
另外 ，CMS使用的是增量更新 ，G1使用的是原始快照 。
本篇文章就到这里 ，如果再遇见面试官问你类似的问题 ，你可以好好跟他扯皮咯 。
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