《深入理解 Java 虚拟机 JVM 高级特性与最佳实践(第3版)》_求知之路漫漫_3.4.6 并发的可达性分析

【摘要】 本书摘自《深入理解 Java 虚拟机 JVM 高级特性与最佳实践(第3版)》一书中第3章，第4节，周志明著。

3.4.6 并发的可达性分析

在3.2节中曾经提到了当前主流编程语言的垃圾收集器基本上都是依靠可达性分析算法 来判定对象是否存活的，可达性分析算法理论上要求全过程都基于一个能保障一致性的快 照中才能够进行分析，这意味着必须全程冻结用户线程的运行。在根节点枚举(见3.4.1节) 这个步骤中，由于GC Roots 相比起整个Java 堆中全部的对象毕竟还算是极少数，且在各 种优化技巧(如 OopMap) 的加持下，它带来的停顿已经是非常短暂且相对固定(不随堆容 量而增长)的了。可从GC Roots再继续往下遍历对象图，这一步骤的停顿时间就必定会与 Java 堆容量直接成正比例关系了：堆越大，存储的对象越多，对象图结构越复杂，要标记 更多对象而产生的停顿时间自然就更长，这听起来是理所当然的事情。

要知道包含“标记”阶段是所有追踪式垃圾收集算法的共同特征，如果这个阶段会随 着堆变大而等比例增加停顿时间，其影响就会波及几乎所有的垃圾收集器，同理可知，如 果能够削减这部分停顿时间的话，那收益也将会是系统性的。

想解决或者降低用户线程的停顿，就要先搞清楚为什么必须在一个能保障一致性的快 照上才能进行对象图的遍历?为了能解释清楚这个问题，我们引入三色标记 (Tri-color Marking) 口作为工具来辅助推导，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：

口 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。

口 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。

口 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。

关于可达性分析的扫描过程，读者不妨发挥一下想象力，把它看作对象图上一股以灰 色为波峰的波纹从黑向白推进的过程，如果用户线程此时是冻结的，只有收集器线程在工 作，那不会有任何问题。但如果用户线程与收集器是并发工作呢?收集器在对象图上标记 颜色，同时用户线程在修改引用关系——即修改对象图的结构，这样可能出现两种后果。 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，下面表3- 1 演示 了这样的致命错误具体是如何产生的。

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