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2.JVM 面试必问的 CMS，你懂了吗？
3.JVM系列图解CMS垃圾回收器的集器解读集器核心流程
4.JVM CMS && G1 && ZGC垃圾收集器相关解析
5.深入解析CMS垃圾回收器
6.带你详细了解CMS垃圾收集器

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       概述

       垃圾收集 Garbage Collection 通常被称为“GC”，它诞生于年 MIT 的源码 Lisp 语言，经过半个多世纪，个步目前已经十分成熟了。收s收

       jvm 中，集器解读集器万词霸屏源码程序计数器、源码虚拟机栈、个步本地方法栈都是收s收随线程而生随线程而灭，栈帧随着方法的集器解读集器进入和退出做入栈和出栈操作，实现了自动的源码内存清理，因此，个步我们的收s收内存垃圾回收主要集中于 java 堆和方法区中，在程序运行期间，集器解读集器这部分内存的源码分配和使用都是动态的.

       对象存活判断

       判断对象是否存活一般有两种方式：

       引用计数：每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收。此方法简单，无法解决对象相互循环引用的问题。

       可达性分析（Reachability Analysis）：从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。不可达对象。

       在Java语言中，GC Roots包括：

       虚拟机栈中引用的对象。

       方法区中类静态属性实体引用的对象。

       方法区中常量引用的对象。

       本地方法栈中JNI引用的对象。

       垃圾收集算法

       标记 -清除算法

       “标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。之所以说它是最基础的收集算法，是因为后续的收集算法都是基于这种思路并对其缺点进行改进而得到的。

       它的主要缺点有两个：一个是效率问题，标记和清除过程的效率都不高；另外一个是空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致，当程序在以后的运行过程中需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

       复制算法

       “复制”（Copying）的收集算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

       这样使得每次都是bsd 源码对其中的一块进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半，持续复制长生存期的对象则导致效率降低。

       标记-压缩算法

       复制收集算法在对象存活率较高时就要执行较多的复制操作，效率将会变低。更关键的是，如果不想浪费%的空间，就需要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有对象都%存活的极端情况，所以在老年代一般不能直接选用这种算法。

       根据老年代的特点，有人提出了另外一种“标记-整理”（Mark-Compact）算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存

       分代收集算法

       GC分代的基本假设：绝大部分对象的生命周期都非常短暂，存活时间短。

       “分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来进行回收。

       CMS收集器

       CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。目前很大一部分的Java应用都集中在互联网站或B/S系统的服务端上，这类应用尤其重视服务的响应速度，希望系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验。

       从名字（包含“Mark Sweep”）上就可以看出CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的，它的运作过程相对于前面几种收集器来说要更复杂一些，整个过程分为4个步骤，包括：

       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）

       其中初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop The World”。初始标记仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快，并发标记阶段就是进行GC Roots Tracing的过程，而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间，因用户程序继续运作而导致标记产生变动的铸源码那一部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段稍长一些，但远比并发标记的时间短。

       由于整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中，收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以总体上来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发地执行。老年代收集器（新生代使用ParNew）

       优点:并发收集、低停顿

       缺点：产生大量空间碎片、并发阶段会降低吞吐量

       参数控制：-XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS收集器

       -XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection Full GC后，进行一次碎片整理；整理过程是独占的，会引起停顿时间变长

       -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction 设置进行几次Full GC后，进行一次碎片整理

       -XX:ParallelCMSThreads 设定CMS的线程数量（一般情况约等于可用CPU数量）

       CMS垃圾回收器特点

       1、cms只会回收老年代和永久代（1.8开始为元数据区，需要设置CMSClassUnloadingEnabled），不会收集年轻代；

       2、cms是一种预处理垃圾回收器，它不能等到old内存用尽时回收，需要在内存用尽前，完成回收操作，否则会导致并发回收失败；所以cms垃圾回收器开始执行回收操作，有一个触发阈值，默认是老年代或永久带达到%；

       参考

       深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践 pdf

JVM 面试必问的 CMS，你懂了吗？

       在JVM面试中，CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾收集器是常被问到的组件之一。本文将深入探讨CMS的原理、操作过程及存在的问题。

       首先，卡表（Card Table）是一种用于优化垃圾收集过程的技术。它通过将老年代空间分割成固定大小的连续区域，即卡片（Cards），并在每个卡片中设置一个标记位来记录引用变化。这种设计允许垃圾收集器在YGC（年轻代垃圾收集）时，只需遍历标记为脏（Dirty）的卡片，从而避免扫描整个老年代空间。

       为了确保CMS在并发标记等阶段也能正确记录老年代中的引用变化，引入了mod-union table。这是一个独立的位图，用于存储并发标记过程中老年代发生的引用变化，以避免信息在YGC期间被重置。这使得CMS在最终标记阶段能够准确收集垃圾。

       CMS垃圾收集过程通常分为7个步骤：初始标记（Initial Mark）、并发标记（Concurrent Mark）、并发预处理（Concurrent Preclean）、可中断的并发预处理（Concurrent Abortable Preclean）、最终标记/重新标记（Final Remark）、并发清理（Concurrent Sweep）和并发重置（Concurrent Reset）。

       在CMS的asi 源码运行过程中，存在几个关键问题：标记-清除算法可能导致空间碎片、并发清理阶段可能出现“Concurrent Mode Failure”、对CPU资源敏感以及并发阶段可能导致应用程序性能下降。优化措施包括开启CMS压缩、调整并发线程数等。

       在Final Remark阶段，虽然需要遍历GC Roots，但通过三色标记算法（白色未搜索、灰色正在搜索、黑色搜索完成），大部分对象在并发标记和预处理阶段已经标记完成，因此该阶段的工作量被显著减少。三色标记算法解决漏标和错标问题，其中漏标可能导致浮动垃圾，错标则使对象被错误地标记为存活。

       解决漏标问题的方法有增量更新和起始快照。增量更新通过写屏障记录所有新插入的引用关系，而起始快照则记录所有删除的引用关系。这两种方法分别破坏了漏标问题的两个条件，即条件1（将某一指向白色对象的引用写入黑色对象）和条件2（从灰色对象出发，最终到达白色对象的所有路径都被破坏）。

       对于CMS中的Final Remark阶段比较慢的情况，可以采取在该阶段前进行一次YGC，减少年轻代的剩余待标记对象，或者通过配置参数增加引用的并行处理等措施来优化。此外，分析日志以识别耗时小阶段并进行针对性优化，也是解决慢速问题的有效方法。

       通过理解CMS的工作原理、操作过程及优化策略，可以更好地应对面试中的相关问题，提升在JVM面试中的表现。

JVM系列图解CMS垃圾回收器的核心流程

       CMS垃圾回收器是Java虚拟机中一种专注于降低停顿时间的老年代垃圾收集器，其核心目标是减少垃圾收集时对应用程序的暂停影响，适用于对服务响应速度有高要求的场景，如互联网服务和B/S系统。

       CMS采用并发“标记-清除”算法，将垃圾收集过程分为初始标记、并发标记、重新标记和并发清理四个阶段。初始标记阶段会暂停所有应用线程，但对象较少，能快速完成。并发标记阶段在用户线程并发执行，标记存活对象，可能产生新对象需要重新标记。重新标记阶段（即卡片标记）确定新增对象的workflow源码存活状态，需要短暂的停顿。最后，并发清除阶段清除不再被引用的对象，与用户线程并发进行。

       尽管CMS通过并发标记减少了停顿时间，但也存在缺点，如并发清理阶段用户线程仍在工作可能导致浮动垃圾，严重时可能降级为Serial Old垃圾回收。尽管CMS年代较长，但因其特点在一些场景下仍被广泛应用，深入理解其原理是必要的。

JVM CMS && G1 && ZGC垃圾收集器相关解析

       Java中的垃圾回收机制，Garbage Collection，通过Garbage Collector实现，包括串行、并行和并发收集器。在追求高性能的场景下，CMS、G1和ZGC等收集器脱颖而出。本文将重点介绍这三个流行的垃圾收集器。

       CMS收集器

       CMS（Concurrent Mark Sweep）以实现最短停顿时间为目标，是HotSpot虚拟机的第一款并发收集器，允许垃圾回收与用户线程同时进行，采用“标记-清除”算法，分为标记、清除四个步骤。尽管并发和低停顿是优点，但其缺点也明显。

       G1垃圾收集器

       G1（Garbage-First）是面向服务器的，针对大型内存机器设计，目标是满足低停顿时间的同时保持高吞吐量。G1将堆划分为独立的Region，每个Region大小可自定义，区分年轻代和老年代，但不再是物理隔阂。G1通过优先级列表优化回收，可设置期望停顿时间，但要合理避免停顿时间过短导致性能下降。

       ZGC垃圾收集器

       ZGC是JDK 中的新收集器，专为低延迟设计。它解决STW（StopTheWorld）问题，对于对延迟敏感的系统如证券交易、大数据处理等有明显优势。ZGC内存布局细粒度，分为小、中、大页面，并支持NUMA架构。核心概念包括指针着色技术，通过并发标记、转移和重定位提高效率。

       ZGC流程

       ZGC流程包括标记、转移、根可达算法等阶段，初始标记、并发标记、再标记和基于指针着色的并发转移算法确保低停顿。

       应用场景和注意事项

       根据内存大小和性能需求，ZGC在大堆场景下表现优于G1，但在小堆场景下则不如。生产中需注意RSS内存异常、共享内存调整和mmap节点上限等问题。

深入解析CMS垃圾回收器

       CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器在垃圾回收领域独树一帜，以其追求最短回收停顿时间的目标引领了低延迟应用的发展。以下是对CMS垃圾回收器的深入解析。

       一、CMS简介

       CMS收集器以获取最短回收停顿时间为目标，采用标记-清除算法，是一种老年代垃圾收集器。

       二、运作过程

       1. 初始标记：标记所有的根对象及被根对象直接引用的对象，以及年轻代指向老年代的对象。

       2. 并发标记：遍历对象图，从GC Roots向下追溯标记可达的对象。此阶段应用线程与垃圾回收线程并发运行。

       3. 并发预处理：尝试在STW最终标记阶段之前做更多工作，通过扫描可能由于并发标记时导致老年代发生变化的对象，再扫描一次标记为Dirty的卡页。

       4. 可取消的并发预处理：尝试在STW最终标记阶段之前尽可能多做工作，循环执行两件事，直到满足退出条件。

       5. 重新标记：扫描整个堆内存，包括新生代和老年代，以处理并发标记阶段中可能产生的引用关系变化。

       6. 并发清除：删除未被标记的对象，回收它们占用的内存空间。此阶段也与应用线程并发执行。

       三、CMS的缺陷

       1. CPU资源敏感：CMS收集器消耗较多CPU资源，对处理器资源较为敏感。

       2. 低延迟与高吞吐量的权衡：CMS收集器追求低延迟，但可能牺牲高吞吐量，处理器核心数量不足时影响用户程序执行速度。

       3. 无法处理“浮动垃圾”：并发标记和清理阶段无法处理新产生的垃圾对象，这部分垃圾称为“浮动垃圾”。

       4. 内存碎片问题：标记-清除算法产生内存碎片，可能导致大对象分配困难。

       四、总结

       CMS收集器在Java历史中具有重要意义，它注重用户体验，通过并发处理能力减少停顿时间。然而，它存在资源消耗、性能权衡、内存碎片和“浮动垃圾”处理等问题。CMS收集器展示了垃圾收集器从纯粹的内存管理向更注重用户交互体验的转变。

带你详细了解CMS垃圾收集器

       本文将深入介绍CMS垃圾收集器的详细运作机制。首先，让我们回顾一下在垃圾收集算法中面临的一些挑战，如如何实现快照模式的垃圾定位和如何解决跨代引用问题。这些问题的答案在之后的文章中会有详细解释。为了更好地理解CMS收集器的解决方案，我们先从JVM早期的解决方案开始。

       早期垃圾收集器中，Serial收集器是一个典型的例子。作为最基本且历史悠久的垃圾收集器，它采用了“单线程”模式，意味着它在进行垃圾收集工作时会暂停所有其他工作线程，直到收集过程完成。新生代采用复制算法，而老年代则采用标记-整理算法。虽然Serial收集器简单高效，但其需要暂停所有用户线程的缺点使其在实际应用中显得不够理想。

       为了优化性能，Parallel Scavenge收集器应运而生。它实际上是Serial收集器的多线程版本，关注点在于提升吞吐量，即CPU中用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值。Parallel收集器通过并行化收集线程来实现这一点。同样地，Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本。

       ParNew收集器与Parallel收集器类似，但与Parallel收集器不同的是，它能够与CMS收集器配合使用。它同样在新生代采用复制算法，在老年代采用标记-整理算法。

       接下来，我们将重点介绍CMS收集器。作为JVM第一款真正意义上的并发收集器，CMS收集器以获得最短回收停顿时间为目标。它采用了“标记-清除”算法，通过初始标记、并发标记、重新标记以及并发清除等步骤进行垃圾收集。通过这种方式，CMS收集器实现了垃圾收集线程与用户线程（基本上）同时工作，从而提供了低停顿的性能。

       理解CMS收集器的工作原理，可以将其比作社区垃圾清扫任务的执行。首先，快速浏览社区，标记出需要清理的垃圾点（初始标记）。随后，开始逐个检查被标记的垃圾点，同时进行检查和标记（并发标记），以减少对居民生活的影响。接着，在检查过程中，可能有新垃圾产生或已有垃圾移动，因此需要重新标记（重新标记），确保清理的准确性。最后，清理垃圾，回收空间（并发清除）。

       CMS收集器的工作流程可以总结为：初始标记、并发标记、重新标记和并发清除。通过这些步骤，CMS收集器有效地管理了内存，同时尽量减少对应用程序的影响。

       在CMS收集器的实现中，存在一些优点和缺点。优点包括并发收集和低停顿，而缺点则包括三色标记算法的复杂性，以及可能产生的浮动垃圾和漏标问题。为了解决这些问题，CMS收集器采用了三色标记算法，并通过增量更新和原始快照等技术来优化内存管理。同时，记忆集与卡表的使用也帮助减少了跨代引用的问题。

       三色标记算法通过将对象标记为白色（未访问）、灰色（正在标记中）和黑色（已完成标记）来区分对象的状态。当并发标记过程中出现引用关系变化时，对象状态会相应调整，以确保垃圾收集的准确性和效率。通过记录引用变化，CMS收集器能够有效处理浮动垃圾，并通过增量更新和原始快照来解决漏标问题。

       在实现三色标记算法时，写屏障技术被用于记录引用关系的变化，从而支持并发标记和清理过程。现代追踪式（可达性分析）的垃圾回收器通常借鉴了三色标记算法的思想，尽管实现细节可能有所不同，但核心思想仍然相通。

       为了解决跨代引用问题，CMS收集器引入了记录集（Remember Set），避免了在整个老年代进行GCRoots可达性扫描的效率低下。通过记录集，收集器能够快速判断是否存在指向收集区域的指针，从而减少搜索范围，提高性能。

       总之，CMS收集器通过一系列创新的垃圾收集策略，为开发者提供了高效且低停顿的内存管理解决方案。理解其工作原理和实现机制，对于构建高性能、响应迅速的应用程序至关重要。

CMS 垃圾回收器的实现原理有哪些？

       CMS 垃圾回收器的实现原理是标记清除算法。CMS垃圾收集器采取的是垃圾收集线程和系统工作线程尽量同时执行的模式来进行垃圾回收的，这样就能减少Stop the World的时间。CMS进行一次垃圾回收的过程分为4个阶段：初始标记、并发标记、重新标记、并发清理 。

一篇文章彻底搞懂CMS与G1

       文章深入探讨了CMS与G1收集器在Java内存管理中的角色与特性，以求解面试中常被提及的“CMS与G1的区别与原理”。接下来，我们将以简洁明了的方式，从结构、特点与应用场景进行深入解析。

       CMS收集器，以“获取最短回收停顿时间”为目标，基于并发“标记清理”实现，仅作用于老年代收集。其核心流程包括标记与清理阶段，旨在确保用户线程在垃圾回收期间不受干扰。CMS的优点在于专注于降低回收停顿时间，适用于不频繁进行老年代GC的场景。

       G1收集器，与CMS在内存结构上形成鲜明对比，弱化了传统的分代模型，将堆内存划分为多个Region。这一设计旨在避免在全堆范围内进行GC操作，同时提供接近实时的回收特性，允许用户指定收集操作的停顿时间。G1的特点包括：基于Region的GC，适用于大内存机器，性能在处理大内存时仍然高效。

       在了解G1收集器的内存管理机制后，引入了关键概念：Remembered Set，用于存储和管理对象间的引用依赖关系，避免全堆扫描，提高GC效率。同时，OopMap的引入，通过记录类加载时的类型与偏移量地址等信息，实现快速查找对象内或栈、寄存器中的引用，优化GC过程。

       为了确保GC操作的正确性与一致性，安全点/安全区域（Safepoint/Safe Region）的概念被引入，允许在特定的程序执行点暂停线程，执行GC操作，同时确保线程状态与数据的一致性。通过卡标记（Card Table）与写屏障（Write Barrier）的机制，G1收集器在处理老年代到新生代的引用问题时，实现了高效的标记与扫描过程。

       在高并发环境下，面对频繁的引用更新带来的性能挑战，CMS收集器通过卡标记与写屏障进行优化，减少虚共享问题。在JDK 7中，引入了VM参数-XX:+UseCondCardMark，以减少并发下的虚共享，但这也带来了对未标记页并发标记的挑战。

       本文对CMS与G1收集器进行了全面解析，从概念、机制到应用场景，旨在提供全面的理解，帮助读者在复杂内存管理场景中做出明智选择。如有任何疑问或需要进一步讨论的细节，请随时提问。