三色标记算法
在 JVM 并发垃圾收集（GC）中，三色标记算法是实现 “GC 线程与用户线程并行执行” 的关键技术，它解决了并发场景下 “如何准确标记存活对象” 的核心问题，是 CMS、G1 等现代收集器的底层基础。
一、三色标记的核心：三种颜色的定义与状态
算法通过 “颜色” 标记对象的标记阶段和存活状态，共三种颜色，对应不同角色：
| 颜色 | 名称 | 核心定义 |
|---|---|---|
| 白色 | 未标记 | 初始状态，对象尚未被 GC 线程访问。标记结束后仍为白色，判定为 “死亡对象”（可回收）。 |
| 灰色 | 待处理 | 对象已被 GC 线程访问，但该对象的所有子引用尚未遍历（后续需继续处理子对象）。 |
| 黑色 | 已处理 | 对象已被 GC 线程访问，且该对象的所有子引用都已遍历完成（后续无需再处理）。 |
二、并发标记的核心问题：漏标与错标
并发标记时，用户线程会修改对象引用关系，导致两种关键问题，其中漏标是必须解决的致命错误：
1. 漏标（Missing Mark）：存活对象被误判为死亡
- 触发场景：白色对象（未标记）被黑色对象（已处理，不再遍历）引用，且原引用它的灰色对象（待处理）的引用被删除。
- 危害：漏标会导致存活对象被错误回收，直接引发空指针异常，是致命问题。
2. 错标（False Mark）：死亡对象被误判为存活
- 触发场景：本应死亡的白色对象，被其他白色对象新增引用，导致标记结束后被误判为存活。
- 影响：仅造成暂时内存泄漏，后续 GC 会重新判断并回收，属于可接受的误差。
三、解决漏标的两大方案
工业界通过两种成熟方案避免漏标，核心思路是 “记录关键引用变更，确保白色对象被正确标记”：
1. 增量更新（Incremental Update）：记录新增引用
- 核心逻辑：当黑色对象（已处理）新增对白色对象的引用时，通过 “写屏障” 记录该引用，后续重新遍历这个白色对象。
- 通俗理解：黑色对象不能 “偷偷” 引用白色对象，所有新增引用必须 “报备”，确保白色对象被标记。
- 应用：CMS 收集器采用此方案，在 “重新标记” 阶段（短暂 STW）遍历记录的引用，修正标记。
2. 原始快照（SATB）：记录删除引用
- 核心逻辑：当灰色对象（待处理）删除对白色对象的引用时，通过 “写屏障” 记录该删除的引用（视为 “快照”），后续仍会遍历这个白色对象。
- 通俗理解：灰色对象删除的引用要 “记下来”，即使引用没了，也要确保白色对象不会漏标。
- 应用：G1 收集器采用此方案，在 “最终标记” 阶段（短暂 STW）处理快照引用，修正结果。
四、总结
三色标记算法通过 “颜色划分对象状态”，解决了并发 GC 的标记准确性问题：
- 三种颜色清晰界定对象的 “未标记 - 待处理 - 已处理” 状态；
- 漏标是致命问题，需通过增量更新（CMS 用）或原始快照（G1 用）解决；
- 错标影响较小，可通过后续 GC 弥补。