JVM系列——垃圾回收器

CMS

简介

cms全称 Concurrent Mark Sweep,是一款并发的、使用标记-清除算法的垃圾回收器，再jdk1.5中开始使用。

cms设计的目标：是为了达到 最低停顿时间（stop the world停顿时间）
使用场景：GC过程短暂，适合对时延要求较高的服务，对服务器响应要求较高的服务

特点

1、并发
2、基于标记-清除算法实现
3、是一个老年代垃圾收集器，可以和Serial、Parallel New收集器配合使用。当并行模式（concurent mode failure）失败时CMS会退化成Serial Old.

CMS收集器工作流程

• 初始标记（Initial Mark）：只标记和GC Root能直连的对象（可达对象），速度快，会发生"stop the world"。
• 并发标记（Concurrent Mark）：和应用线程并发执行，遍历“初始标记”阶段标记过的对象，标记这些对象的可达对象。
• 重新标记（Final Remark）：由于“并发标记”和应用线程是并发执行的，所以有些标记的对象会发生了变化。“重新标记”比“初始标记”时间长，比“并发标记”时间短。会发生"stop the world"。
• 并发清理（Concurrent Sweep）：和应用线程一起运行。基于标记对象，直接清理对象，回收被占用的空间。
• 并发重置（Concurrent Reset）：并发重置阶段，将清理并恢复在CMS GC过程中的各种状态，重新初始化CMS相关数据结构，为下一个垃圾收集周期做好准备。

常见问题补充
为什么配置了CMS GC，却触发了Full GC?
（1）大对象分配时，年轻代放不下，直接去了老年代，结果老年代也放不下，直接触发Full GC。
（2）使用标记-清除算法存在 内存碎片 问题。
（3）CMS GC失败(Concurrent mode failure导致)
（4）jmap -histo人为执行了命令

CMS收集器存在的问题

1. 消耗CPU资源
   由于CMS是并发设计的，并发程序都对CPU资源比较敏感。CMS默认启动的回收线程是（cpu数量+3）/4，CMS工作时占用一部分线程，导致系统总吞吐量会降低。所以系统需要提高CPU资源来提高服务的吞吐量。
2. 内存碎片问题
   由于CMS采用的是标记-清除算法，所以内存碎片问题是不可避免的。
   解决办法：使用-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction=n，意思是在上次CMS并发GC执行过后，还需要做多少次Full GC才做压缩。默认是0，也就是说只要发生Full GC时就压缩整理。
3. 无法处理浮动垃圾
   • CMS并发清理阶段，用户程序还在执行，会需要预留一部分空间。CMS的做法是是用-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60参数控制老年代空间占用率达到某个阈值时触发垃圾回收。
   • 如果预留的空间不够使用，就会出现Concurrent Mode Failure，此时会触发一次Full GC，转而使用Serial Old收集器对老年代进行垃圾回收，会产生stop the world，耗时较长。Concurrent Mode Failure一般会伴随ParNew promotion failed，晋升担保失败，就是为了应对新生代GC后产生存活对象过多，Survivor区无法容纳的情况，需要老年代有足够的空间容纳这些对象，如果老年代没有足够的空间，就会产生担保失败。
   • 如何避免Concurrent Mode Failure
     （1）调大老年代的空间
     （2）调低CMSInitiatingOccupancyFraction配置的值，使能够及时回收空间，但是也会造成频繁CMS GC
     （3）代码层面优化，控制对象创建频率
4. 重新标记阶段时间过长
   解决：使用 -XX:+CMSScavengeBeforeRemark，在执行重新标记前先做一次Young GC，目的在于。。。

生产参数配置案例

jvmparams=-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl\=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate\=false -Xms2000m -Xmx2000m -Xmn1000m -Xss1000k 
-XX:PermSize\=512M 
-XX:+UseConcMarkSweepGC 
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction\=60 
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 
-XX:+PrintGCDateStamps 
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled 
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark 
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction\=0 -verbosegc 
-XX:+PrintGCDetails 
-XX:ErrorFile\=/usr/local/app/taf/app_log/