CMS那点事

大家好,今天我们来深入探讨JVM垃圾回收机制中备受关注的老年代垃圾回收器------CMS(Concurrent Mark Sweep)。

CMS垃圾回收算法:标记-清理

CMS的核心算法是标记-清理。简单来说,它分为两个主要步骤:

  1. 标记: 从GC Roots出发,遍历所有可达对象,标记为存活对象。不可达的对象则被标记为垃圾对象。

  2. 清理: 将标记为垃圾的对象从内存中移除,释放空间。

CMS执行过程:并发与暂停的交织

CMS最大的特点在于它尽可能地与应用程序并发执行,减少垃圾回收对系统性能的影响。整个过程分为四个阶段:

  1. 初始标记(Initial Mark): 会发生Stop The World (STW),短暂暂停所有应用程序线程,快速标记GC Roots直接引用的对象。

  2. 并发标记(Concurrent Mark): 应用程序线程继续运行,CMS线程同时进行GC Roots追踪,标记所有可达对象。

  3. 重新标记(Remark): 会发生Stop The World (STW),再次短暂暂停应用程序线程,标记并发标记阶段新创建或变为垃圾的对象。

  4. 并发清理(Concurrent Sweep): 应用程序线程继续运行,CMS线程清理标记为垃圾的对象。

CMS的优势与应用场景

  • 并发执行: 最大程度减少垃圾回收对应用程序的影响,适用于对响应时间要求较高的应用场景。

  • 低停顿: 除了初始标记和重新标记阶段的短暂暂停,其他阶段与应用程序并发执行,减少了停顿时间。

  • 适用场景: 适用于老年代对象存活时间较长、对响应时间敏感的应用程序,如Web服务器、应用服务器等。

  • 老年代垃圾回收器: CMS的设计目标是减少垃圾回收停顿时间,这对于老年代尤为重要。老年代通常存储生命周期较长的对象,如果采用STW时间较长的垃圾回收算法,会严重影响应用程序的响应性能。

CMS的不足与优化策略

  • 内存碎片:

  • 问题: 标记-清理算法容易产生内存碎片,可能导致分配大对象时空间不足。

    • 解决方案:

    • 开启整理碎片功能:-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection参数,在Full GC时进行内存碎片整理(JDK 9后已弃用)。

    • 设置整理频率:-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction参数,设置进行多少次Full GC后进行一次碎片整理。

  • 浮动垃圾:

    • 问题: 并发清理阶段产生的垃圾无法及时清理,可能导致并发模式失败(Concurrent Mode Failure)。

    • 解决方案: 调整CMS GC触发时机:通过-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction参数,降低CMS GC的触发阈值,提前进行垃圾回收。

  • CPU资源占用:

    • 问题: 并发执行需要占用额外的CPU资源,可能对应用程序性能产生一定影响。

    • 解决方案: 调整CMS GC线程数:通过-XX:ConcGCThreads参数,控制CMS GC线程数,减少对应用程序的影响。

CMS垃圾回收器通过并发执行和低停顿的特点,为Java应用程序提供了更流畅的用户体验。尤其适用于老年代垃圾回收,能有效减少长时间的停顿,提升应用的响应性能。虽然CMS存在内存碎片、浮动垃圾和CPU占用等问题,但可以通过合理的参数调优来缓解这些问题,使其更好地服务于我们的应用程序。

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