JVM 之 CMS 原理

CMS 概述

CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器是一种获取最短回收停顿时间为目标的收集器
基于标记-清除算法
分为4个步骤

• 初始标记(CMS Initial Mark)
• 并发标记(CMS concurrent Mark)
• 重新标记(CMS Remark)
• 并发清除(CMS concurrent Sweep)

初始标记、重新标记需要 stop the world。

阶段1：初始标记(CMS Initial Mark)

初始标记需要 Stop The World
初始标记用于标记老年代中GC root 能直接关联到的对象，或者被年轻代对象引用的存活对象。

图片来源于## GC Algorithms: Implementations

2023-09-17T15:26:55.433+0800: 518583.749: 
[GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 5087358K(6359040K)] 5113671K(10073088K), 0.0036786 secs] 
[Times: user=0 .02 sys=0.00, real=0.01 secs]

注释

• GC开始的时间，以及相对于JVM启动的时间
• 初始标记，收集所有GC root,以及直接引用的对象
  • 5087358K _ 当前老年代使用的容量，这里是4.8G
  • 6359040K _ 老年代可用最大容量，这里是6G
  • 5113671K _ 整个堆目前使用的容量
  • 10073088K _ 堆可用容量 9.6G
• 该阶段时间统计

阶段2：并发标记(CMS concurrent Mark)

根据GC root 遍历老年代，标记所有存活的对象。并不是老年代中所有存活对象都会被标记，并发标记期间，用户程序继续运作而导致标记产生变动。

2023-09-17T15:26:55.438+0800: 518583.754: [CMS-concurrent-mark-start] 
2023-09-17T15:26:55.580+0800: 518583.896: [CMS-concurrent-mark: 0.133/0.143 secs] [Times: user=0.56 sys=0.31, real=0.14 secs] 

• CMS-concurrent-mark _ 并发标记阶段，遍历老年代标记所有存活对象
• 0.133/0.143 secs _ 这个阶段持续的时间和时钟时间
• [Times: user=0.56 sys=0.31, real=0.14 secs] _ 并发阶段意义不大，因为从并发标记开始时间开始计算，包含的不仅仅是并发标记的时间

阶段3: 并发预处理

concurrent-preclean

2023-09-17T15:26:55.580+0800: 518583.896: [CMS-concurrent-preclean-start]
2023-09-17T15:26:55.598+0800: 518583.914: [CMS-concurrent-preclean: 0.017/0.017 secs] [Times: user=0.03 sys=0.02, real=0.02 secs] 

concurrent-abortable-preclean

2023-09-17T15:26:55.598+0800: 518583.914: [CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
2023-09-17T15:26:58.248+0800: 518586.564: [CMS-concurrent-abortable-preclean: 2.629/2.650 secs] [Times: user=6.07 sys=2.13, real=2.65 secs] 

阶段4： 重新标记(CMS Remark)

STW

2023-09-17T15:26:58.253+0800: 518586.569: [GC (CMS Final Remark) 
[YG occupancy: 1726006 K (3714048 K)]
2023-09-17T15:26:58.253+0800: 518586.569: [Rescan (para llel) , 0.1338179 secs]
2023-09-17T15:26:58.387+0800: 518586.703: [weak refs processing, 0.0009936 secs]
2023-09-17T15:26:58.388+0800: 518586.704: [class unloa ding, 0.0364321 secs]
2023-09-17T15:26:58.425+0800: 518586.741: [scrub symbol table, 0.0274942 secs]
2023-09-17T15:26:58.452+0800: 518586.768: [scrub string ta ble, 0.0018922 secs]
[1 CMS-remark: 5087358K(6359040K)] 6813364K(10073088K), 0.2012828 secs] [Times: user=1.13 sys=0.00, real=0.20 secs]

• [YG occupancy: 1726006 K (3714048 K)]——年轻代当前的占用量和容量，这里分别是 1.64G和 3.54G.
• [1 CMS-remark: 5087358K(6359040K)] 6813364K(10073088K), 0.2012828 secs] ——这个阶段之后，
  • 老年代的使用量和总量，4.85, 6.06G
  • 堆的使用量和总量: 6.49G, 9.6G
  • 这个阶段持续的时间

阶段5：并发清理(CMS concurrent Sweep)

并发执行，清理垃圾对象

2023-09-17T15:26:58.455+0800: 518586.771: [CMS-concurrent-sweep-start]
2023-09-17T15:27:10.444+0800: 518598.760: [CMS-concurrent-sweep: 11.861/11.989 secs] [Times: user=36.43 sys=4.77, real=11.98 secs] 

• CMS-concurrent-sweep —— 并发清除阶段，清除没有被标记的对象，回收他们占用的空间
• 11.861/11.989 secs —— 这个阶段的持续时间与时钟时间
• [Times: user=36.43 sys=4.77, real=11.98 secs] —— 并发阶段意义不大，从并发标记开始的时间开始计算，包含的不仅仅是并发标记的工作

阶段6：并发重置（Concurrent Reset）

并发执行，重置CMS收集器的数据结构，为下一次GC做准备

2023-09-17T15:27:10.445+0800: 518598.761: [CMS-concurrent-reset-start]
2023-09-17T15:27:10.457+0800: 518598.773: [CMS-concurrent-reset: 0.012/0.012 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.02 secs] 

• 0.012/0.012 secs —— 这个阶段的持续时间和时钟时间
• 并发阶段意义不大

参考

• ：JVM 之 ParNew 和 CMS 日志分析