面试题剖析：讲一讲FullGC的过程，三色标记是什么？

面试题：讲一讲在使用CMS垃圾回收器的情况下，FullGC也即是老年代GC的过程，存活对象的标记算法是什么，什么时候会出现漏标的情况？

面试题常规回答

面试者一般都是回答：老年代GC是使用了标记整理算法，先从GCRoot出发将存活的对象标记，然后并发清理所有的垃圾对象，最后还会进行内存碎片整理。

三色标记的只知道是白色、灰色和黑色，是一种并发标记算法。
漏标的情况就不太了解了。

面试题深入剖析

这里其实就是全面问了FullGC的过程了。这里我们先看一下CMS的老年代GC阶段：

1. 初始标记（Stop the World）
2. 并发标记
3. 重新标记（Stop the World）
4. 并发清理

接下来我们一步步分析，首先是第一阶段：

初始标记

初始标记其实就是从静态变量、方法栈内的局部变量出发，去标记这些存活的对象，例如：

public class UsersController {

    private static UsersService usersService = new UsersService();

    public UsersModel get(@PathVariable("id") Integer id, HttpServletRequest request) {
        UsersModel model = new UsersModel();
        model.setId(id);
        return model;
    }
}

这里面的 usersService 这个静态变量和执行到get方法内部的model局部变量都是GC Roots标记的起始。这一阶段是会出现 “Stop the World” 的，但是速度很快，小于毫秒级别，大概是微秒级别。

并发标记

这一阶段会让系统线程同时运行，可以继续创建新对象。垃圾回收线程会尽快对已经识别的存活对象进行追踪。也就是对上面的usersService静态变量和model局部变量查找内部引用了哪些对象、或者被哪些对象引用了。这一阶段最耗时，但是也不会对系统造成卡顿影响，只是占用了CPU资源。

这里的标记算法就是三色标记，即使用白灰黑三种颜色标记对象。白色是未标记；灰色自身被标记，引用的对象未标记；黑色自身与引用对象都已标记。

重新标记

因为第二阶段中系统线程会不停地创建新对象和让老对象变成垃圾，所以第三阶段就是进入 “Stop the World”，然后快速将第二阶段中变动的对象进行重新标记。这里有一种情况会出现漏标的现象，产生的条件如下：

1. 黑色对象指向了白色对象。
2. 灰色对象指向白色对象的引用消失。

如果在重新标记阶段没有对黑色对象进行重新扫描，则会漏标，因为会把白色D对象当作没有新引用指向从而回收掉。

为了解决漏标问题，CMS 采用增量更新方法，关注引用的增加，增加黑指向白的引用的增加，把黑色重新标记为灰色，下次重新扫描属性。

顺便提一下，G1 采用的是关注引用的删除，记录灰指向白的引用消失，当引用消失的时候要把这个引用推到GC的堆栈，保证白还能被GC扫描到。

并发清理

第四阶段会允许系统线程自由运行，然后由垃圾回收线程来清理之前标记为垃圾的对象。这一阶段比较耗时，但是由于是并发运行的，所以只是占用了CPU资源，不会影响业务系统线程。

最后思考一下：为什么会出现内存溢出的情况？

其中一种情况结合上面的FullGC描述就清楚了，CMS在第二和第四阶段中，业务系统产生的新对象容量一下子超过了老年代的内存大小，导致了CMS无法继续运行，所以就内存溢出了。