原文地址   作者: poonam 譯者:嚴亮 校對：樑海艦

在CMS GC 時,使用引數-XX:+PrintGCDetails 和 -XX:+PrintGCTimeStamps 會輸出很多日誌資訊，瞭解這些資訊可以幫我們更好的調整引數，以獲得更高的效能。

我們來看下在JDK1.4.2_10 中CMS GC日誌示例：

39.910: [GC 39.910: [ParNew: 261760K->0K(261952K), 0.2314667 secs] 262017K->26386K(1048384K), 0.2318679 secs]
新生代使用 (ParNew 並行)回收器。新生代容量為261952K，GC回收後佔用從261760K降到0,耗時0.2314667秒。(譯註：262017K->26386K(1048384K), 0.2318679 secs 表示整個堆佔用從262017K 降至26386K,費時0.2318679)

40.146: [GC [1 CMS-initial-mark: 26386K(786432K)] 26404K(1048384K), 0.0074495 secs]
開始使用CMS回收器進行老年代回收。初始標記(CMS-initial-mark)階段,這個階段標記由根可以直接到達的物件，標記期間整個應用執行緒會暫停。
老年代容量為786432K,CMS 回收器在空間佔用達到 26386K 時被觸發

40.154: [CMS-concurrent-mark-start]
開始併發標記(concurrent-mark-start) 階段，在第一個階段被暫停的執行緒重新開始執行，由前階段標記過的物件出發，所有可到達的物件都在本階段中標記。

40.683: [CMS-concurrent-mark: 0.521/0.529 secs]
併發標記階段結束，佔用 0.521秒CPU時間, 0.529秒牆鍾時間(也包含執行緒讓出CPU給其他執行緒執行的時間)

40.683: [CMS-concurrent-preclean-start]
開始預清理階段
預清理也是一個併發執行的階段。在本階段，會查詢前一階段執行過程中,從新生代晉升或新分配或被更新的物件。通過併發地重新掃描這些物件，預清理階段可以減少下一個stop-the-world 重新標記階段的工作量。

40.701: [CMS-concurrent-preclean: 0.017/0.018 secs]
預清理階段費時 0.017秒CPU時間，0.018秒牆鍾時間。

40.704: [GC40.704: [Rescan (parallel) , 0.1790103 secs]40.883: [weak refs processing, 0.0100966 secs] [1 CMS-remark: 26386K(786432K)] 52644K(1048384K), 0.1897792 secs]
Stop-the-world 階段,從根及被其引用物件開始，重新掃描 CMS 堆中殘留的更新過的物件。這裡重新掃描費時0.1790103秒，處理弱引用物件費時0.0100966秒，本階段費時0.1897792 秒。

40.894: [CMS-concurrent-sweep-start]
開始併發清理階段，在清理階段，應用執行緒還在執行。

41.020: [CMS-concurrent-sweep: 0.126/0.126 secs]
併發清理階段費時0.126秒

41.020: [CMS-concurrent-reset-start]
開始併發重置

41.147: [CMS-concurrent-reset: 0.127/0.127 secs]
在本階段，重新初始化CMS內部資料結構，以備下一輪 GC 使用。本階段費時0.127秒

這是CMS正常執行週期列印的日誌，現在讓我們一起看一下其他的CMS日誌記錄：

197.976: [GC 197.976: [ParNew: 260872K->260872K(261952K), 0.0000688 secs]197.976: [CMS197.981: [CMS-concurrent-sweep: 0.516/0.531 secs]
(concurrent mode failure): 402978K->248977K(786432K), 2.3728734 secs] 663850K->248977K(1048384K), 2.3733725 secs]
這段資訊顯示ParNew 收集器被請求進行新生代的回收，但收集器並沒有嘗試回收，因為 它 預計在最糟糕的情況下， CMS 老年代中沒有足夠的空間容納新生代的倖存物件。我們把這個失敗稱之為”完全晉升擔保失敗”。

因為這樣，併發模式的 CMS 被中斷同並且在 197.981秒時，Full GC被啟動。這次Full GC，採用標記-清除-整理演算法，會發生stop-the-world，費時2.3733725秒。CMS 老年代佔用從 402978K 降到248977K。

避免併發模式失敗, 通過增加老年代空間大小或者設定引數 CMSInitiatingOccupancyFraction 同時設定UseCMSInitiatingOccupancyOnly為true。引數 CMSInitiatingOccupancyFraction 的值必須謹慎選擇，設定過低會造成頻繁發生 CMS 回收。

有時我們發現，當日志中出現晉升失敗時，老年代還有足夠的空間。這是因為”碎片”，老年代中的可用空間並不連續，而從新生代晉升上來的物件，需要一塊連續的可用空間。CMS 收集器是一種非壓縮收集器，在某種型別的應用中會發生碎片。下面部落格中 Jon 詳細討論瞭如何處理碎片問題：https://blogs.oracle.com/jonthecollector/entry/when_the_sum_of_the

從JDK 1.5 開始，CMS 收集器中的晉升擔保檢查策略有些變化。原來的策略是考慮最壞情況，即新生代所有物件都晉升到老年代 , 新的晉升擔保檢查策略基於最近晉升歷史情況，這種預計晉升物件比最壞情況下晉升物件要少很多，因此需要的空間也會少點。如果晉升失敗，新生代處於一致狀態。觸發一次 stop-the-world 的標記-壓縮收集. 如果想在 UseSerialGC 中獲得這種功能，需要設定引數 -XX:+HandlePromotionFailure.

283.736: [Full GC 283.736: [ParNew: 261599K->261599K(261952K), 0.0000615 secs] 826554K->826554K(1048384K), 0.0003259 secs]
GC locker: Trying a full collection because scavenge failed
283.736: [Full GC 283.736: [ParNew: 261599K->261599K(261952K), 0.0000288 secs]

當一個JNI 關鍵區被釋放時會發生 Stop-the-world GC。新生代因為晉升擔保失敗回收失敗，觸發一次 Full GC.

CMS 可以執行在增量模式下(i-cms), 使用引數 -XX:+CMSIncrementalMode. 在增量模式下，CMS 收集器在併發階段，不會獨佔整個週期，而會週期性的暫停，喚醒應用執行緒。收集器把併發階段工作，劃分為片段，安排在次級(minor) 回收之間執行。這對需要低延遲，執行在少量CPU伺服器上的應用很有用。

以下是增量模式 CMS的日誌.
2803.125: [GC 2803.125: [ParNew: 408832K->0K(409216K), 0.5371950 secs] 611130K->206985K(1048192K) icms_dc=4 , 0.5373720 secs]
2824.209: [GC 2824.209: [ParNew: 408832K->0K(409216K), 0.6755540 secs] 615806K->211897K(1048192K) icms_dc=4 , 0.6757740 secs]

新生代花費 537 毫秒 和 675 毫秒. 在2次收集之間 iCMS 短暫執行期間由icms_dc 表示，icms_dc 表示執行的佔空比。這裡佔空比為4% .
簡單計算下, iCMS 增量階段費時 4/100 * (2824.209 – 2803.125 – 0.537) = 821 毫秒, 即 2次 GC 間隔時間的 4% .

在JDK 1.5 中, CMS 增加一個併發可中止預清理(concurrent abortable preclean)階段. 可中止預清理階段，執行在並行預清理和重新標記之間，直到獲得所期望的eden空間佔用率。增加這個階段是為了避免在重新標記階段後緊跟著發生一次垃圾清除。為了儘可能區分開垃圾清除和重新標記 ，我們儘量安排在兩次垃圾清除之間執行重新標記階段。

There is a second reason why we do this. Immediately following a scavenge there are likely a large number of grey objects that need rescanning. The abortable preclean phase tries to deal with such newly grey objects thus reducing a subsequent CMS remark pause.

可以通過JVM引數CMSScheduleRemarkEdenSizeThreshold 和 CMSScheduleRemarkEdenPenetration 控制 重新標記階段。預設值是2m和50%. CMSScheduleRemarkEdenSizeThreshold 設定Eden區大小,低於此值時不啟動重新標記階段，因為回報預期為微不足道 CMSScheduleRemarkEdenPenetration 設定啟動重新標記階段時Eden區的空間佔用率。(譯註：根據下面描述 Eden 應該是指整個新生代)

預清理階段後，如果Eden 空間佔用大於 CMSScheduleRemarkEdenSizeThreshold 設定的值, 會啟動可中止預清理，直到佔用率達到 CMSScheduleRemarkEdenPenetration 設定的值, 否則，我們立即安排重新標記階段.(譯註：與上面說的正好相反，不知是不是我翻譯有誤)

7688.150: [CMS-concurrent-preclean-start]
7688.186: [CMS-concurrent-preclean: 0.034/0.035 secs]
7688.186: [CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
7688.465: [GC 7688.465: [ParNew: 1040940K->1464K(1044544K), 0.0165840 secs] 1343593K->304365K(2093120K), 0.0167509 secs]
7690.093: [CMS-concurrent-abortable-preclean: 1.012/1.907 secs]
7690.095: [GC[YG occupancy: 522484 K (1044544 K)]7690.095: [Rescan (parallel) , 0.3665541 secs]7690.462: [weak refs processing, 0.0003850 secs] [1 CMS-remark: 302901K(1048576K)] 825385K(2093120K), 0.3670690 secs]

上面日誌中,在預清理之後, 啟動可中止預清理, 之後發生年輕代垃圾回收,年輕代佔用從 1040940K 下降到 1464K. 當年輕代佔用率達到 522484K 即堆的50%時,發生重新標記

注意在JDK1.5中，年輕代的垃圾回收日誌輸出在後面的重新標記階段