三色标记
在并发标记的过程中
，因为标记期间应用线程还在继续跑，对象间的引用可能发生变化，多标和漏标的情况就有可能发生。
这里我们引入“
三色标记
”来给大家解释下，把Gcroots可达性分析遍历对象过程中遇到的对象， 按照“是否访问过”这个条件标记成以
下三种颜色：
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。
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。
1
6
public class
ThreeColorRemark
{
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8
public static void
main
(
String
[]
args
) {
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A
a
=
new
A
();
10
//
开始做并发标记
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D
d
=
a
.
b
.
d
;
// 1.
读
12
a
.
b
.
d
=
null
;
// 2.
写
13
a
.
d
=
d
;
// 3.
写
14
}
15
}
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class
A
{
18
B
b
=
new
B
();
19
D
d
=
null
;
20
}
21
22
class
B
{
23
C
c
=
new
C
();
24
D
d
=
new
D
();
25
}
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27
class
C
{
28
}
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30
class
D
{
31
}
多标-浮动垃圾
在并发标记过程中，如果由于方法运行结束导致部分局部变量(gcroot)被销毁，这个gcroot引用的对象之前又被扫描过
(被标记为非垃圾对象)，那么本轮GC不会回收这部分内存。这部分本应该回收但是没有回收到的内存，被称之为“
浮动
垃圾
”。浮动垃圾并不会影响垃圾回收的正确性，只是需要等到下一轮垃圾回收中才被清除。
另外，
针对并发标记(还有并发清理)开始后产生的新对象，通常的做法是直接全部当成黑色
，本轮不会进行清除。这部分
对象期间可能也会变为垃圾，这也算是浮动垃圾的一部分。
漏标-读写屏障
漏标会导致被引用的对象被当成垃圾误删除，这是严重bug，必须解决，有两种解决方案：
增量更新（
Incremental
Update） 和原始快照（
Snapshot At The Beginning，SATB） 。
增量更新
就是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
。
原始快照
就是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，这样就能扫描到白色的对象，将白色对象直接标记为黑
色(
目的就是让这种对象在本轮gc清理中能存活下来，待下一轮gc的时候重新扫描，这个对象也有可能是浮动垃圾
)
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
给某个对象的成员变量赋值时，其底层代码大概长这样：
1
5
void
oop_field_store
(
oop
*
field
,
oop new_value
) {
6
*
field
=
new_value
;
//
赋值操作
7
}
所谓的写屏障，其实就是指在赋值操作前后，加入一些处理（可以参考AOP的概念）：
1
void
oop_field_store
(
oop
*
field
,
oop new_value
) {
2
pre_write_barrier
(
field
);
//
写屏障
‐
写前操作
3
*
field
=
new_value
;
4
post_write_barrier
(
field
,
value
);
//
写屏障
‐
写后操作
5
}
写屏障实现SATB
当对象B的成员变量的引用发生变化时，比如引用消失（
a.b.d = null），我们可以利用写屏障，将B
原来成员变量的引用
对象D记录下来：
1
void
pre_write_barrier
(
oop
*
field
) {
2
oop old_value
= *
field
;
//
获取旧值
3
remark_set
.
add
(
old_value
);
//
记录原来的引用对象
4
}
写屏障实现增量更新
当对象A的成员变量的引用发生变化时，比如新增引用（
a.d = d），我们可以利用写屏障，将A
新的成员变量引用
对象D
记录下来：
1
void
post_write_barrier
(
oop
*
field
,
oop new_value
) {
2
remark_set
.
add
(
new_value
);
//
记录新引用的对象
3
}
读屏障
1
oop
oop_field_load
(
oop
*
field
) {
2
pre_load_barrier
(
field
);
//
读屏障
‐
读取前操作
3
return
*
field
;
4
}
读屏障是直接针对第一步：D d = a.b.d，当读取成员变量时，一律记录下来：
1
void
pre_load_barrier
(
oop
*
field
) {
2
oop old_value
= *
field
;
3
remark_set
.
add
(
old_value
);
//
记录读取到的对象
4
}
现代追踪式（可达性分析）的垃圾回收器几乎都借鉴了三色标记的算法思想，尽管实现的方式不尽相同：比如白色/黑色
集合一般都不会出现（但是有其他体现颜色的地方）、灰色集合可以通过栈/队列/缓存日志等方式进行实现、遍历方式可
以是广度/深度遍历等等。
对于读写屏障，以Java HotSpot VM为例，其并发标记时对漏标的处理方案如下：
CMS：写屏障 + 增量更新
G1，Shenandoah：写屏障 + SATB
ZGC：读屏障
工程实现中，读写屏障还有其他功能，比如写屏障可以用于记录跨代/区引用的变化，读屏障可以用于支持移动对象的并
发执行等。功能之外，还有性能的考虑，所以对于选择哪种，每款垃圾回收器都有自己的想法。
注意：读屏障和写屏障并不是所有阶段都是有，只在并发标记阶段会有。
