三色算法和SATB算法

Posted 2023-05-16

参考技术A

1、黑色：根对象，或者该对象与它的子对象都被扫描过（对象被标记了，且它的所有field也被标记完了）。
2、灰色：对象本身被扫描，但还没扫描完该对象中的子对象（它的field还没有被标记或标记完）。
3、白色：未被扫描对象，扫描完成所有对象之后，最终为白色的为不可达对象，既垃圾对象（对象没有被标记到）。

从 GC root 出发遍历heap，针对可达对象先标记白色为灰色，然后标记灰色为黑色，遍历完成之后所有可达对象都是黑色的，所有白色都是可以回收的

但是如果在标记过程中，应用程序也在运行，那么对象的指针就有可能改变。这样的话，我们就会遇到一个问题：对象丢失问题。那问题是如何产生的呢，下面来说一下。

在G1中，使用的是SATB(Snapshot-At-The-Beginning)的方式，删除的时候记录所有的对象。

1、在开始标记的时候生成一个快照图，标记存活对象。
2、在并发标记的时候，write barrier【写屏障】里把所有旧的引用所指向的对象都变成非白的。
①：对于从gray对象 移除的目标引用对象 标记为gray，将所有既将被删除的引用关系的旧引用记录下来，最后以这些旧引用为根重新扫描一遍。
②：对于black 引用的新产生的对象 标记为blcak，将所有新增的引用关系，然后根据这些引用关系为根重新扫描一遍。
3、可能存在浮动垃圾，将在下次被收集。

误标没什么关系，顶多造成浮动垃圾，在下次gc还是可以回收的，但是漏标的后果是致命的，把本应该存活的对象给回收了，从而影响的程序的正确性。

编程之法：面试和算法心得（荷兰国旗）

内容全部来自编程之法：面试和算法心得一书，实现是自己写的使用的是java

题目描述

拿破仑席卷欧洲大陆之后，代表自由，平等，博爱的竖色三色旗也风靡一时。荷兰国旗就是一面三色旗（只不过是横向的），自上而下为红白蓝三色。

该问题本身是关于三色球排序和分类的，由荷兰科学家Dijkstra提出。由于问题中的三色小球有序排列后正好分为三类，Dijkstra就想象成他母国的国旗，于是问题也就被命名为荷兰旗问题（Dutch National Flag Problem）。

下面是问题的正规描述： 现有n个红白蓝三种不同颜色的小球，乱序排列在一起，请通过两两交换任意两个球，使得从左至右，依次是一些红球、一些白球、一些蓝球。

分析与解法

初看此题，我们貌似除了暴力解决并无好的办法，但联想到我们所熟知的快速排序算法呢？

我们知道，快速排序依托于一个partition分治过程，在每一趟排序的过程中，选取的主元都会把整个数组排列成一大一小的部分，那我们是否可以借鉴partition过程设定三个指针完成重新排列，使得所有球排列成三个不同颜色的球呢？

解法一

通过前面的分析得知，这个问题类似快排中partition过程，只是需要用到三个指针：一个前指针begin，一个中指针current，一个后指针end，current指针遍历整个数组序列，当

1. current指针所指元素为0时，与begin指针所指的元素交换，而后current++，begin++ ；
2. current指针所指元素为1时，不做任何交换（即球不动），而后current++ ；
3. current指针所指元素为2时，与end指针所指的元素交换，而后，current指针不动，end-- 。

为什么上述第3点中，current指针所指元素为2时，与end指针所指元素交换之后，current指针不能动呢？因为第三步中current指针所指元素与end指针所指元素交换之前，如果end指针之前指的元素是0，那么与current指针所指元素交换之后，current指针此刻所指的元素是0，此时，current指针能动么？不能动，因为如上述第1点所述，如果current指针所指的元素是0，还得与begin指针所指的元素交换。

ok，说这么多，你可能不甚明了，直接引用下gnuhpc的图，就一目了然了：

public static void solution(int arr[])
    {
        int begin = 0;
        int current = 0;
        int end = arr.length-1;
        while(current<end)
        {
            if(arr[current]==0)
            {
                int temp = arr[begin];
                arr[begin] = arr[current];
                arr[current] = temp;
                begin++;
                current++;
            }
            if(arr[current]==1)
            {
                current++;
            }
            if(arr[current]==2)
            {
                int temp = arr[end];
                arr[end] = arr[current];
                arr[current] = temp;
                end--;
            }
        }
    }