JVM—并发垃圾收集器CMS

喜欢ヅ旅行 2024-03-26 11:24 68阅读 0赞

#### 前言 ####

当GC时需要枚举的GC根节点需要极短的停顿（STW）

而在遍历GC引用链时，如果用户线程是停顿的，那么不会改变引用，GC线程遍历标识即可

但随着堆内存中对象的增多，引用链会越来越长，如果持续让用户线程停顿，在某些需要低延迟的场景是不理想的

因此希望能在这个环节让用户线程和GC线程能够并发执行，并发执行就会存在改变对象引用，可能导致对象消失问题，其中可以使用增量更新和原始快照的方式解决，而CMS使用的就是增量更新

#### Concurrent Mark Sweep ####

CMS全称Concurrent Mark Sweep 并发标记清除收集器

CMS是**老年代收集器，采用标记-清除算法**，年轻代常用ParNew收集器，以**最短停顿时间(低延迟)为目标**的收集器

CMS并没有使用标记-整理算法，因为标记、清理阶段是和用户线程并发执行的，如果使用标记-整理算法可能会导致移动引用的位置导致出错

执行步骤

1.  初始标记: **标记GC Roots直接关联的对象（STW时间极短）**
2.  并发标记: **从GC Roots直接关联对象开始遍历整个引用链的过程（耗时长，不需要停顿用户线程，用户线程与GC线程并发执行）**
3.  重新标记: **使用增量更新避免对象消失问题，修正并发标记期间改动的对象（需要STW，耗时比步骤1长，比步骤2短）**
4.  并发清除: **清理标记阶段判断已死亡的对象、重置状态等（该阶段也是并发执行）**

> 执行图

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参数设置

*  `-XX:UseConcMarkSweepGC`
    
     *  老年代使用CMS垃圾收集器，新生代使用ParNew收集器
 *  `-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction`
    
     *  设置老年代使用多少空间时开始垃圾回收
        
         *  如果设置的太高，不够内存分配，不能满足并发执行，就会冻结用户线程启动Serial Old收集器，停顿时间就会变长
         *  如果内存增长缓慢可以设置高一些，如果内存增长很快就要设置低一些 默认92%
 *  `-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection`
    
     *  指定在FULL GC后是否对内存进行压缩整理
     *  开启后，通过`-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction`设置执行多少次FULL GC后进行内存压缩整理
 *  `-XX:ParallelCMSThreads`
    
     *  设置GC线程数量

特点

> 优点:

1.  **停顿时间短**
    
    只在初始标记，重新标记时STW
2.  **并发执行**
    
    时间长的并发标记和并发清理与用户线程，加快响应速度，提升用户体验

> 缺点:

1.  **吞吐量降低**
    
    在处理器核数少时，GC线程与用户线程并发执行（使用i-CMS解决:减少GC线程独占时间，垃圾回收时间变长，对用户线程执行影响变小）
2.  **无法处理浮动垃圾**
    
    增量更新通过记录新增引用来避免对象消失问题，可能出现浮动垃圾（不能在这一次的GC中被回收，只能下一次GC时被回收）
    
    CMS不能等老年代满了再垃圾回收，因为与用户线程并发执行，所以需要留一部分内存
3.  **内存碎片多**
    
    多次垃圾回收后进行一次标记-整理算法，采用替补方案Serial Old

#### 总结 ####

本文根据并发垃圾收集器CMS深入浅出的解析CMS执行流程、优缺点以及配置参数等

**CMS是一款主打低延迟、使用标记-清除算法的老年代并发垃圾收集器，年轻代常使用ParNew**

**CMS在初始标记时进行STW，接下来遍历引用链时与用户线程并发执行，然后让用户线程短暂STW使用增量更新进行重新标记，最后在并发进行清理、重置等工作**

**CMS的特点是在遍历引用链、清理时并发执行，能够使用户线程的停顿时间变短；但是带来吞吐量的降低，并且增量更新会导致浮动垃圾的出现，由于老年代使用标记-清除算法，不整理内存将会导致大对象无法存储，替补方案是使用Serial Old单线程标记-整理**

**如果老年代内存不足或需要整理内存时，会使用Serial Old 单线程处理，这可能导致延迟更高，在高版本中已经有G1等其他垃圾收集器代替CMS，CMS在JDK14时被移除**

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