一、背景
在JVM的垃圾回收机制中，准确识别哪些对象是垃圾（即不再被引用的对象）是核心任务之一，通常采用根可达性分析算法。
传统的垃圾回收算法如标记-清除（Mark-Sweep）、标记-整理（Mark-Compact）等在标记阶段通常会产生STW（Stop The World）方式，这会导致应用程序出现明显的停顿。为了减少这种停顿时间，JVM引入了三色标记算法，它是现代垃圾回收器（如CMS、G1、ZGC等）的核心算法之一。
二、三色的含义
三色标记算法将对象分为三种颜色，每种颜色代表不同的状态
1、白色对象
- 定义：尚未被垃圾回收器访问到的对象
- 初始状态：在标记开始阶段，所有对象均为白色，表示"未被发现"或"待处理"状态
- 最终状态：标记结束后，仍然是白色的对象被视为垃圾对象，会在后续的清除阶段被回收
2、灰色对象
- 定义：已经被垃圾回收器访问到，但该对象引用的其他对象还没有被完全扫描，表示"已发现但未处理完"状态
- 中间状态：表示该对象正在被处理中，其部份引用已经被扫描，但还有一些引用未被扫描
3、黑色对象
- 定义：已经被垃圾回收器访问到，并且该对象引用的所有其他对象也都已经被扫描过，表示"已处理完成"状态
- 终结状态：黑色对象不会再被重新扫描，垃圾回收器认为其引用的所有对象都已经被标记
三、三色标记算法流程
1、初始阶段
- 所有对象均被标记为白色
2、标记阶段
- 根对象标记：垃圾回收器从GCRoots根对象（如 栈中的引用、静态变量引用等）开始扫描，将根对象标记为灰色
- 灰色对象处理：依次处理每个灰色对象，将其引用的所有白色对象标记为灰色，并将该灰色对象自身标记为黑色
- 循环处理：重复上述步骤，直到所有灰色对象都变为黑色对象为止
3、完成阶段
- 所有对象的颜色均为黑色或白色，白色对象即为垃圾对象，会在后续的清除阶段被回收
四、漏标问题
1、漏标问题的原因
在并发标记过程中，由于用户线程和垃圾回收线程同时运行，可能会出现以下两种情况，导致对象被错误的标记为垃圾：
- 条件一：一个白色对象（未扫描的对象）被黑色对象（已扫描的对象）引用
- 条件二：从灰色对象到该白色对象（未扫描的对象）的直接或间接引用被破坏
当这两个条件同时满足时，由于黑色对象不会被再次扫描，而且灰色对象也无法引用这个白色对象，所以会导致白色对象被错误的标记为垃圾，这种现象称为"对象消失问题"，也叫漏标。
2、漏标问题的解决方案
（1）增量更新
- 原理：当黑色对象插入新的指向白色对象的引用时，将插入操作记录下来（通过写屏障）。在重新标记阶段，重新处理这些记录，确保白色对象被正确标记。
- 应用场景：CMS垃圾回收器采用增量更新。
（2）原始快照
- 原理：当灰色对象要删除指向白色对象的引用时，将这个要删除的引用记录下来。在重新标记阶段，将这些记录中的白色对象标记为灰色，确保他们不会被错误回收。
- 应用场景：G1和ZGC采用原始快照。