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一、概述

    CMS為老年代的併發收集器，即在對老年代進行gc時，與使用者執行緒併發執行；基於標記-清除演算法實現，對於大於3G小於8G的堆較合適。gc過程分為：初始標記（其中標記為標記活動的物件，沒有被標記的則表示可回收的物件），併發標記，重新標記，併發清除和併發重置五個階段，其中初始標記，重新標記會出現STW，如下gc日誌為顯示這兩種標記導致應用停頓的時間：

        可通過：cat gc.log | grep -A 1 "CMS Final Remark"，進一步檢視本次CMS造成應用實際停頓的時間。如下：

 二、CMS對老年代進行垃圾收集的詳細過程

        1. 初始標記initMark：採用可達性分析，在老年代堆中標記GC ROOTS可以直接到達的物件，所以很快；

        2. 併發標記：以初始標記中可達的物件為起點，標記所有可達物件，此過程與使用者執行緒併發執行。之所以將標記分為初始標記和併發標記，而不是在一次標記裡面完成，是因為通過在初始標記只標記從GC ROOTS直接可達的物件，而不繼續往下標記，這樣可以減少STW的時間，在併發標記時，再繼續往下標記，此時與使用者執行緒併發執行，不會造成停頓；

        3. 重新標記Remark

        （1）在併發標記階段，使用者執行緒在併發執行，所以此時可能出現某些物件從初始標記階段時的不可達，在併發標記時，使用者執行緒更新而變成可達，所以需要進行重新標記來避免這些物件被清理。這個階段由於存在”跨代引用“，即新生代引用老年代，所以該階段是從新生代開始的，所以涉及整個堆的掃描來確定哪些物件還存活。所以如果此時新生代存在較多存活物件，該階段就會存在較長耗時。

       （2）由於重新標記會掃描整個堆中的物件，包括新生代和老年代，為了縮短該階段造成的STW，CMS會在該Remark之前，進行一次可中斷的併發預清理（CMS-concurrent-abortable-preclean）：

        併發預清理：與使用者執行緒併發執行，功能是將新生代中在併發標記過程中晉升到老年代的物件清除，從而減少Remark所需掃描物件的數量。具體發生與否要看Eden的大小是否大於2M，這是預設值，可以修改。增加這個階段的好處如果在這個階段發生了MG，則此時新生代的大小就會變小，這樣重新標記所需掃描物件就會減少，減少造成應用STW的時間。而CMS-concurrent-abortable-preclean也不是無限進行的，通過引數CMSMaxAbortablePrecleanTime，預設為5s，在CMS-concurrent-abortable-preclean執行超過5s時，則直接進入重新標記階段。

      （3）除了以上所說優化外，CMS還可以通過設定CMSScavengeBeforeRemark引數，強制Remark前執行一次MG，從而回收新生代中物件，減少新生代中需要掃描的物件。

        4. 併發清除：併發清理年老代中除以上標記還存活物件之外的其他物件，此過程不會造成應用STW，同時也不會對記憶體進行壓縮整理，會出現記憶體碎片。清除後，CMS不是簡單地用一根指標執行未分配的空間，而是彙總到一個列表當中，當需要分配記憶體時，從該列表中尋找能放下該物件的記憶體空間。

        5. 併發重置：與CMS相關的資料結構並重新初始化，準備下一次CMS收集。

        整個標記清理過程如圖：

       各階段執行緒分佈於執行情況：

三、拓展思考

    1. 何時壓縮老年代空間：CMS使用的是標記清除演算法，不會對老年代堆進行壓縮，而CMS是屬於Major GC，在Major GC後仍舊無法容納物件時，則發生Full GC, Full GC會對老年代堆進行壓縮。

    2. 如果判斷CMS演算法效果：主要檢視gc日誌的初始標記initial mark和重新標記final remark的real耗時，這兩個階段會造成STW。同時整體效果需要檢視stopped的時間，根據這個判斷是否達到應用需求，如上面截圖。

    3. 新生代垃圾收集器：CMS只能與ParNew新生代垃圾收集器一起使用，開啟為：-XX:+UseParNewGC，也可以不加該引數，CMS預設使用ParNew作為新生代垃圾收集器。

    4.什麼情況下CMS比較適合：

    （1）響應時間優先，能接受犧牲一定的吞吐量，如果需要高響應時間和高吞吐量，推薦使用G1。後續文章再繼續介紹G1。G1也是JDK9預設的垃圾收集器；

    （2）硬體配置較高，即CPU和記憶體資源充足。CMS由於需要與使用者執行緒併發執行，所以可能會競爭CPU資源。同時CMS併發標記階段，使用者執行緒同時執行時會新建物件，故記憶體佔用會比較高；

    （3）堆大小在3G到8G之間，同時存活時間較長的物件比較多。

推薦閱讀：

https://www.oracle.com/technetwork/tutorials/tutorials-1876574.html

https://tech.meituan.com/jvm_optimize.html