JVM-CMS全过程分析

其实网上有很多这类的文章，但是主要最近闲来无事，就写一下自己在经过了各类书籍的研究后得出的一些自己的见解。

那么CMS的大部分流程其实都有说到，那么我们就从每个细节开始讲解一下吧。

1.初始标记
2.并发标记
3.重新标记
4.并发清除

一.首先是第一步：初始标记，该过程会导致STW，这个过程是为了扫描JVM当中的根对象（GC roots）以及直接关联的对象，所谓的根对象一般来说的话通常是指（1）栈中所使用到的对象。（2）本地方法所使用到的对象。（例如native）。（3）Class对象。（4）静态+final变量。（5）老年代对象（并不是说所有老年代对象，是指card table中的老年代对象，也就是指那些有年轻代引用的老年代对象，这是种以空间换时间的方法，分代GC年轻代时，不用扫描老年代，节约时间）。等等（可以参考的文章）https://blog.csdn.net/xhh198781/article/details/42213847

那么这个时候扫描的时候就有两种方式，（1）广度优先（2）深度优先。那么CMS选择的是深度优先，这样的好处比较明显，因为计算机有一个预读机制，那么这个时候深度优先就会比广度优先更有效率。那么找到之后需要如何标记喃？

这个时候就会出现一种标记方法，三色标记法（黑白灰）。刚开始扫描一个对象的时候会先把它标记为灰色，然后去遍历其引用

（1）没有引用了，那么会把他变为黑色。

（2）遍历其引用，首先将他变为黑色，然后将该引用变为灰色，接着遍历引用。

那么JVM是如何处理颜色喃？

（1）黑：遍历完毕，不是垃圾

（2）灰：正在遍历

（3）白：垃圾

那么初始标记只会有两种颜色，黑色和灰色。那么这个时候第一步就走完了。

二.并发标记。

就是并发标记第一步标记的对象，把目前存活的对象标记上黑色。

由于叫做并发标记，那么何谓并发？

就是指GC线程和用户线程一起运行。那么中间就有可能出现对象关系发生改变的情况了。那么我们举个例子

下图最开始的关系是 A -> B -> C（A拥有B的引用,B拥有C的引用）。

那么在第二步刚好扫描到B的时候，用户线程将关系变成了A ->C ，B变成无引用。

那么这个时候C就可能在系统中找不到了，因为A已经是黑色了，不会再根据A去搜索了。

所以这个时候CMS提供了一种write barrier。

write barrier是指记录当时引用的变化情况。

当整个环境中不存在灰色的时候就是重新标记的时候了。

三.重新标记

所谓的重新标记是指将write barrier中的关系变化修改到并发标记的三色标记当中，例如上图，这个时候首先会进行STW，然后将C标记为灰色，继续遍历即可。完成之后会进行下一步并发清除。

四.并发清除

并发清除是GC线程和用户线程一起执行的，那么这个时候新生成的对象是不会在这次GC范围之中的，那么就会有浮动垃圾。

那么只会处理在这次GC中被标记（为白色）的了。并且一旦经过了重新标记之后，仍然是白色的对象就不会被引用了。

如果只是标记清除即可，如果发生整理，和将年轻代移动到老年代的时候，就需要涉及到修改指针的问题了，

那么流程大概是将该对象进行复制，并将其移动，在原来的位置处，记录一个forward地址，该forward地址是移动后的位置，然后找到引用该对象的老年代以及当前一级引用对象，修改其引用地址即可，如果后续有对象引用该对象，那么直接将后续对象的引用地址修改即可。