并发的可达性分析

根可达算法在理论上，需要冻结全部的用户线程运行。在根节点枚举步骤中，由于GC Roots相比整个Java堆中全部对象毕竟是极少数，且在OopMap优化下，带来的停顿时间非常短暂且相等固定。

问题一：堆越大，从GC Roots集合往下遍历对象图产生的STW越长，如何解决？

并发标记，让GC线程和用户线程同时执行。

问题二：如何并发标记对象图（有向图）中的垃圾？

三色标记法：

  • 白色：未扫描前对象都是白色，等到扫描完成后，不可达的对象也是白色。
  • 黑色：扫描完成且是可达的对象是黑色的，表示对象存活。
  • 灰色：已经被GC线程访问过，但是至少有一个引用未扫描的对象未灰色，是黑白对象的分界线。

问题三：并发标记时，用户线程修改了引用产生对象消失的问题如何解决？

产生对象消失问题的2个必要条件：

  • 赋值器插入了一条或多条从黑色对象指向白色对象的引用；
  • 赋值器删除了从灰色对象到白色对象的直接或间接引用；

解决之道：破坏上面2个条件的其中一个即可。

  • 增量更新 想要破坏的是第一个条件，当插入了黑色对象到白色对象的引用时，就将这个新插入的引用记录下来，等并发扫描完成后，再将这些记录的引用以黑色对象为根，重新扫描一次。说白了就是，黑色对象插入了指向白色对象的引用后就变成了灰色对象。

  • 原始快照 想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，等并发扫描完成后，再将这些记录的引用以灰色对象为根，重新扫描一次。说白了就是，无论引用关系删除与否，都会按照刚开始扫描的对象图快照来扫描。

总结: 无论是引用的插入还是删除，虚拟机都是通过写屏障来实现记录的。 CMS收集器采用增量更新方案实现并发标记，而 G1、Shenandoah则是用原始快照来实现。

参考资料

  • 周志明 * 《深入理解Java虚拟机》