Java之CMS GC的7個階段
CMS收集器的主要設計目標是：低應用停頓時間。它通過兩種方式實現這一目標：
- 不壓縮老年代，而是使用空閒列表來管理回收空間。
- 大部分標記清理工作與應用程式併發執行。
主要問題：由於不壓縮帶來的老年代堆碎片，或者在物件分配率高的情況下，都可能導致Full GC。
CMS收集器的GC週期主要由7個階段組成，其中有兩個階段會發生stop-the-world，其他階段都是併發執行的。（亦有4個階段、6個階段等說法）
Phase 1: Initial Mark（初始化標記）
初始化標記階段，是CMS GC的第一個階段，也是標記階段的開始。主要工作是標記可直達的存活物件。
主要標記過程
- 從GC Roots遍歷可直達的老年代物件；
- 遍歷被新生代存活物件所引用的老年代物件。
程式執行情況
- 支援單執行緒或並行標記。
- 發生stop-the-world，暫停所有應用執行緒。
（Marked obj：老年代綠色圓點表示被初始化標記的物件。）
Phase 2: Concurrent Mark（併發標記）
併發標記階段，是CMS GC的第二個階段。
在該階段，GC執行緒和應用執行緒將併發執行。也就是說，在第一個階段（Initial Mark）被暫停的應用執行緒將恢復執行。
併發標記階段的主要工作是，通過遍歷第一個階段（Initial Mark）標記出來的存活物件，繼續遞迴遍歷老年代，並標記可直接或間接到達的所有老年代存活物件
（Current obj：該物件的引用關係發生變化，對下一個物件的引用被刪除。）
由於在併發標記階段，應用執行緒和GC執行緒是併發執行的，因此可能產生新的物件或物件關係發生變化，例如：
- 新生代的物件晉升到老年代；
- 直接在老年代分配物件；
- 老年代物件的引用關係發生變更；
- 等等。
對於這些物件，需要重新標記以防止被遺漏。為了提高重新標記的效率，本階段會把這些發生變化的物件所在的Card標識為Dirty，這樣後續就只需要掃描這些Dirty Card的物件，從而避免掃描整個老年代。
Phase 3: Concurrent Preclean（併發預清理）
在併發預清洗階段，將會重新掃描前一個階段標記的Dirty物件，並標記被Dirty物件直接或間接引用的物件，然後清除Card標識。
標記被Dirty物件直接或間接引用的物件：
清除Dirty物件的Card標識：
Phase 4: Concurrent Abortable Preclean（可中止的併發預清理）
本階段儘可能承擔更多的併發預處理工作，從而減輕在Final Remark階段的stop-the-world。
在該階段，主要迴圈的做兩件事：
- 處理 From 和 To 區的物件，標記可達的老年代物件；
- 和上一個階段一樣，掃描處理Dirty Card中的物件。
具體執行多久，取決於許多因素，滿足其中一個條件將會中止執行：
- 執行迴圈次數達到了閾值；
- 執行時間達到了閾值；
- 新生代Eden區的記憶體使用率達到了閾值。
Phase 5: Final Remark（重新標記）
預清理階段也是併發執行的，並不一定是所有存活物件都會被標記，因為在併發標記的過程中物件及其引用關係還在不斷變化中。
因此，需要有一個stop-the-world的階段來完成最後的標記工作，這就是重新標記階段（CMS標記階段的最後一個階段）。主要目的是重新掃描之前併發處理階段的所有殘留更新物件。
主要工作：
- 遍歷新生代物件，重新標記；（新生代會被分塊，多執行緒掃描）
- 根據GC Roots，重新標記；
- 遍歷老年代的Dirty Card，重新標記。這裡的Dirty Card，大部分已經在Preclean階段被處理過了。
Phase 6: Concurrent Sweep（併發清理）
併發清理階段，主要工作是清理所有未被標記的死亡物件，回收被佔用的空間。
Phase 7: Concurrent Reset（併發重置）
併發重置階段，將清理並恢復在CMS GC過程中的各種狀態，重新初始化CMS相關資料結構，為下一個垃圾收集週期做好準備。
參考
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/cms.html#concurrent_mark_sweep_cms_collector
https://blogs.oracle.com/poonam/understanding-cms-gc-logs
https://blogs.oracle.com/jonthecollector/the-unspoken-phases-of-cms
https://plumbr.io/handbook/garbage-collection-algorithms-implementations#concurrent-mark-and-sweep
https://www.jianshu.com/p/2a1b2f17d3e4
http://psy-lob-saw.blogspot.com/2014/10/the-jvm-write-barrier-card-marking.html
https://www.cnblogs.com/littleLord/p/5380624.html
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