JVM（三）CMS收集器

• 作者：chenssy
• 原文出处：GC参考手册 —— G1垃圾收集器入门

并发标记清理(CMS, Concurrent Mark Sweep)收集器(也称为多并发低暂停的收集器)回收老年代内存(tenured generation). 它将垃圾回收中的绝大部分工作与应用程序的线程一起并发执行,以期能最小化暂停时间. 通常多并发低暂停收集器收集器不复制或也不压缩存活的对象. 垃圾回收不移动存活的对象, 如果产生内存碎片问题,就会分配/占用更大的堆内存空间。

注意: 年轻代使用的CMS收集器也和并行收集器采用一样的算法.

从名字（包含“Mark Sweep”）上就可以看出CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的，它的运作过程相对于前面几种收集器来说要更复杂一些，整个过程分为4个步骤，包括：

• 初始标记（CMS initial mark）
• 并发标记（CMS concurrent mark）
• 重新标记（CMS remark）
• 并发清除（CMS concurrent sweep）

GC步骤

1. CMS的堆内存结构(Heap Structure)
   堆内存被分为3个空间。

   
   

年轻代(Young generation)分为 1个新生代空间(Eden)和2个存活区(survivor spaces). 老年代(Old generation)是一大块连续的空间, 垃圾回收(Object collection)就地解决(is done in place), 除了 Full GC, 否则不会进行压缩(compaction).

2. CMS年轻代(Young) GC 的工作方式
   年轻代(young generation)用高亮的绿色表示, 老年代(old generation)用蓝色表示。如果程序运行了一段时间,那么 CMS 看起来就像下图这个样子. 对象散落在老年代中的各处地方。

   
   
   
   

   在使用 CMS 时, 老年代的对象回收就地进行(deallocated in place). 他们不会被移动到其他地方. 除了 Full GC, 否则内存空间不会进行压缩.

3. 年轻代垃圾回收(Young Generation Collection)
   Eden区和survivor区中的存活对象被拷贝到另一个空的survivor 区. 存活时间更长,达到阀值的对象会被提升到老年代(promoted to old generation).

   
   

4. 年轻代(Young) GC 之后
   年轻代(Young)进行一次垃圾回收之后, Eden 区被清理干净(cleared),两个 survivor 区中的一个也被清理干净了. 如下图所示:

   
   
   
   

   图中新提升的对象用深蓝色来标识. 绿色的部分是年轻代中存活的对象,但还没被提升到老年代中.

5. CMS的老年代回收(Old Generation Collection)
   两次stop the world事件发生在: 初始标记(initial mark)以及重新标记(remark)阶段. 当老年代达到一定的占有率时,CMS垃圾回收器就开始工作。

   
   
   
   

   (1) 初始标记(Initial mark)阶段的停顿时间很短,在此阶段存活的(live,reachable,可及的) 对象被记下来. (2) 并发标记(Concurrent marking)在程序继续运行的同时找出存活的对象. 最后, 在第(3)阶段(remark phase), 查找在第(2)阶段(concurrent marking)中错过的对象.

6. 老年代回收 – 并发清理(Concurrent Sweep)

在前面阶段未被标记的对象将会就地释放(deallocated in place). 此处没有压缩(compaction).

备注: 未标记(Unmarked)的对象 == 已死对象(Dead Objects)

7. 老年代回收 – 清理之后(After Sweeping)
   在第(4)步(Sweeping phase)之后, 可以看到很多内存被释放了. 还应该注意到,这里并没有执行内存压缩整理(no compaction).

   
   
   
   

   最后, CMS 收集器进入(move through)第(5)阶段, 重置(resetting phase), 然后等候下一次的GC阀值到来(GC threshold)。