GC垃圾回收的三色標記是什么

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GC

GC全稱Garbage Collection

目前主流的垃圾回收算法有兩類，分別是追蹤式垃圾回收算法（Tracing garbage collection）和引用計數法（ Reference counting ）。
而三色標記法是屬于追蹤式垃圾回收算法的一種。

追蹤式算法的核心思想是判斷一個對象是否可達，因為一旦這個對象不可達就可以立刻被 GC 回收了。

如何判斷一個對象是否可達

分為兩步：

• 第一步找出所有的全局變量和當前函數棧里的變量，標記為可達。

• 第二步，從已經標記的數據開始，進一步標記它們可訪問的變量，周而復始，這一過程也叫傳遞閉包。

在go推出三色標記法之前，go所使用的gc算法叫Mark-And-Sweep（標記清掃）

這個算法就是嚴格按照追蹤式算法的思路來實現的。

• 先設置一個標志位來記錄對象是否被使用，最開始所有的標記位都是 0。

• 如果發現對象是可達的就會置為1，一步步下去就會呈現一個類似樹狀的結果。

• 等標記的步驟完成后，會將沒有被標記的對象統一清理，再次把所有的標記位設置成 0， 以便下次進行清理。

這個算法最大的問題是 GC 執行期間需要把整個程序完全暫停，不能異步進行GC操作。因為在不同階段標記清掃法的標志位 0 和 1 有不同的含義，那么新增的對象無論標記為什么都有可能意外刪除這個對象。對實時性要求高的系統來說，這種需要長時間掛起的標記清掃法是不可接受的。所以就需要一個算法來解決 GC 運行時程序長時間掛起的問題，那就三色標記法。

三色標記法

三色標記法是傳統 Mark-Sweep 的一個改進，它是一個并發的 GC 算法。on-the-fly

原理如下

整個進程空間里申請每個對象占據的內存可以視為一個圖， 初始狀態下每個內存對象都是白色標記。

先stop the world，將掃描任務作為多個并發的goroutine立即入隊給調度器，進而被CPU處理，第一輪先掃描所有可達的內存對象，標記為灰色放入隊列

第二輪可以恢復start the world，將第一步隊列中的對象引用的對象置為灰色加入隊列，一個對象引用的所有對象都置灰并加入隊列后，這個對象才能置為黑色并從隊列之中取出。循環往復，最后隊列為空時，整個圖剩下的白色內存空間即不可到達的對象，即沒有被引用的對象；

第三輪再次stop the world，將第二輪過程中新增對象申請的內存進行標記（灰色），這里使用了writebarrier（寫屏障）去記錄這些內存的身份；

這個算法可以實現 on-the-fly，也就是在程序執行的同時進行收集，并不需要暫停整個程序。

簡化步驟如下：

1、首先創建三個集合：白、灰、黑。

2、將所有對象放入白色集合中。

3、然后從根節點開始遍歷所有對象（注意這里并不遞歸遍歷），把遍歷到的對象從白色集合放入灰色集合。

因為root set 指向了A、F，所以從根結點開始遍歷的是A、F，所以是把A、F放到灰色集合中。

4、之后遍歷灰色集合，將灰色對象引用的對象從白色集合放入灰色集合，之后將此灰色對象放入黑色集合
我們可以發現這個A指向了B，C，D所以也就是把BCD放到灰色中，把A放到黑色中，而F沒有指任何的對象，所以直接放到黑色中。

5、重復 4 直到灰色中無任何對象

因為D指向了A所以D也放到了黑色中，而B和C能放到黑色集合中的道理和F一樣，已經沒有了可指向的對象了。

6、通過write-barrier檢測對象有無變化，重復以上操作

由于這個EGH并沒有和RootSet有直接或是間接的關系，所以就會被清除。

7、收集所有白色對象（垃圾）

所以我們可以看出這里的情況，只要是和root set根集合直接相關的對象或是間接相關的對象都不會被清楚。只有不相關的才會被回收。

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