【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 {@Overridepublic 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。

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