垃圾回收之三色标记法（Tri-color Marking）

**垃圾回收之三色标记法**

在计算机科学中，垃圾回收是一种自动管理内存的技术，用于防止程序由于未释放的内存而导致的内存泄漏问题。三色标记法是垃圾回收的一种常见算法，它通过将对象分为三个颜色（白色、黑色和灰色）来实现垃圾回收。

**三色标记法原理**

三色标记法的基本思想是，将所有对象都标记为白色，然后遍历整个堆栈，找到活跃的对象并将它们标记为黑色。同时，找到这些活跃对象所引用的其他对象，并将它们标记为灰色。

**颜色解释**

* **白色（White）**: 表示该对象尚未被访问过。
* **黑色（Black）**: 表示该对象已经被访问过，并且它的引用链没有任何循环依赖。
* **灰色（Gray）**: 表示该对象已经被访问过，但它的引用链可能存在循环依赖。

**三色标记法流程**

1. **初始化颜色**: 将所有对象都标记为白色。
2. **遍历堆栈**: 从根对象开始，遍历整个堆栈，找到活跃的对象并将它们标记为黑色。
3. **标记引用的对象**: 当访问一个活跃对象时，找到它所引用的其他对象，并将它们标记为灰色。
4. **清除白色对象**: 遍历整个堆栈，找出所有仍然是白色的对象，这些对象就是垃圾，可以被回收。

**示例代码**

class Object:
 def __init__(self, name):
 self.name = name# 初始化颜色def init_color(objs):
 for obj in objs:
 obj.color = 'white'

# 遍历堆栈def traverse_stack(objs):
 black_objs = []
 gray_objs = []

 # 遍历所有对象 for obj in objs:
 if obj.color == 'black':
 black_objs.append(obj)
 elif obj.color == 'gray':
 gray_objs.append(obj)

 return black_objs, gray_objs# 标记引用的对象def mark_referenced_objects(black_objs, gray_objs):
 new_gray_objs = []

 # 遍历所有黑色对象 for obj in black_objs:
 # 找到它所引用的其他对象，并将它们标记为灰色 referenced_objs = [referenced_obj for referenced_obj in gray_objs if referenced_obj in obj.referenced_objects]
 new_gray_objs.extend(referenced_objs)

 return new_gray_objs# 清除白色对象def clear_white_objects(objs):
 garbage = []

 # 遍历所有对象 for obj in objs:
 if obj.color == 'white':
 garbage.append(obj)

 return garbage# 测试代码if __name__ == '__main__':
 # 创建一些对象 obj1 = Object('obj1')
 obj2 = Object('obj2')
 obj3 = Object('obj3')

 # 初始化颜色 init_color([obj1, obj2, obj3])

 # 遍历堆栈 black_objs, gray_objs = traverse_stack([obj1, obj2, obj3])

 # 标记引用的对象 new_gray_objs = mark_referenced_objects(black_objs, gray_objs)

 # 清除白色对象 garbage = clear_white_objects([obj1, obj2, obj3])

 print('垃圾:', [obj.name for obj in garbage])