【JVM】CMS 收集器的垃圾收集过程

CMS（Concurrent Mark-Sweep）收集器是Java虚拟机（JVM）中的一种垃圾收集器，它主要面向老年代（Old Generation）的垃圾回收。CMS收集器的目标是最小化垃圾收集的停顿时间，从而提高应用程序的响应性。CMS垃圾收集过程主要分为以下几个阶段：

1. 初始标记（Initial Marking）：

   • 这一阶段标记所有直接可达的对象。由于只是标记GC Roots及其直接关联的对象，所以这个阶段通常很短暂，但会导致短暂停顿（Stop-the-World，STW）。

2. 并发标记（Concurrent Marking）：

   • 在这一阶段，GC线程和应用程序线程是并发执行的。CMS收集器会遍历堆中的对象图，从GC Roots开始标记所有可达的对象。这个阶段是时间最长的一个阶段，因为标记过程是与应用程序并发进行的。

3. 重新标记（Remarking）：

   • 这一阶段修正并发标记阶段中因应用程序运行而导致的标记变化。CMS收集器再次暂停所有应用线程，重新标记在并发标记阶段新产生的可达对象。这一阶段比并发标记短，但也会引起停顿。

4. 并发清除（Concurrent Sweeping）：

   • 在这一阶段，CMS收集器并发地清理未被标记的对象，从而回收内存。这个阶段也是与应用程序线程并发进行的，不会导致应用程序停顿。

优缺点

• 优点：

  • 低停顿时间：由于大部分工作是并发进行的，因此可以减少应用程序的停顿时间，适用于对响应时间敏感的应用。

• 缺点：

  • CPU资源消耗大：并发标记和清除阶段会与应用程序竞争CPU资源，可能会影响应用程序的性能。
  • 浮动垃圾：由于并发特性，在清除阶段可能会有一些垃圾在标记之后产生，这些垃圾无法被立即清除，只能等到下一次GC周期。
  • 内存碎片：CMS是基于标记-清除算法，不会进行内存压缩，这可能导致内存碎片问题，从而导致分配大对象时出现问题。

Java代码示例

以下是一个简单的Java程序，用于演示如何配置JVM以使用CMS收集器：

public class CMSExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 启动多个线程，模拟应用程序的负载
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new LoadTask()).start();
        }
    }
}

class LoadTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            // 模拟分配大量内存
            byte[] array = new byte[1024 * 1024];
            try {
                // 模拟一些工作负载
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

要使用CMS收集器运行上述程序，可以在启动JVM时添加以下参数：

-XX:+UseConcMarkSweepGC

示例：

java -XX:+UseConcMarkSweepGC CMSExample

CMS收集器的JVM参数

以下是一些常见的CMS收集器相关的JVM参数：

• -XX:+UseConcMarkSweepGC：启用CMS收集器。
• -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<N>：在老年代使用率达到N%时启动CMS垃圾收集。
• -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly：只在老年代使用率达到设定值时启动CMS。
• -XX:+ScavengeBeforeFullGC：在进行Full GC之前先进行一次Minor GC。
• -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：在重新标记阶段启用并行标记。

通过合理配置这些参数，可以在一定程度上优化CMS收集器的性能，使其更好地适应特定应用的需求。