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如何理解GC知识点CMS

如何理解GC知识点CMS,相信很多没有经验的人对此束手无策,为此本文总结了问题出现的原因和解决方法,通过这篇文章希望你能解决这个问题。

在成都网站设计、成都网站制作过程中,需要针对客户的行业特点、产品特性、目标受众和市场情况进行定位分析,以确定网站的风格、色彩、版式、交互等方面的设计方向。创新互联建站还需要根据客户的需求进行功能模块的开发和设计,包括内容管理、前台展示、用户权限管理、数据统计和安全保护等功能。

今天准备将之前没有细讲的部分进行补充,首先要提到的就是垃圾收集器。

基础的回收方式有三种:清除压缩复制,衍生出来的垃圾收集器有:

Serial 收集器

新生代收集器,使用停止复制算法,使用一个线程进行 GC ,串行,其它工作线程暂停。

使用-XX:+UseSerialGC开关来控制使用Serial + Serial Old模式运行进行内存回收(这也是虚拟机在 Client 模式下运行的默认值)。

ParNew 收集器

新生代收集器,使用停止复制算法,Serial 收集器的多线程版,用多个线程进行 GC ,并行,其它工作线程暂停,关注缩短垃圾收集时间。

使用-XX:+UseParNewGC开关来控制使用ParNew + Serial Old收集器组合收集内存;使用-XX:ParallelGCThreads来设置执行内存回收的线程数。

Parallel Scavenge 收集器

新生代收集器,使用停止复制算法,关注 CPU 吞吐量,即运行用户代码的时间/总时间,比如:JVM 运行 100 分钟,其中运行用户代码 99 分钟,垃 圾收集 1 分钟,则吞吐量是 99% ,这种收集器能最高效率的利用 CPU ,适合运行后台运算(其他关注缩短垃圾收集时间的收集器,如 CMS ,等待时间很少,所以适 合用户交互,提高用户体验)。

使用-XX:+UseParallelGC开关控制使用Parallel Scavenge + Serial Old收集器组合回收垃圾(这也是在 Server 模式下的默认值);使用-XX:GCTimeRatio来设置用户执行时间占总时间的比例,默认 99 ,即 1% 的时间用来进行垃圾回收。使用-XX:MaxGCPauseMillis设置 GC 的最大停顿时间(这个参数只对 Parallel Scavenge 有效),用开关参数-XX:+UseAdaptiveSizePolicy可以进行动态控制,如自动调整 Eden / Survivor 比例,老年代对象年龄,新生代大小等,这个参数在 ParNew 下没有。

Serial Old 收集器

老年代收集器,单线程收集器,串行,使用标记-整理算法,使用单线程进行GC,其它工作线程暂停(注意:在老年代中进行标记-整理算法清理,也需要暂停其它线程),在JDK1.5之前,Serial Old 收集器与 ParallelScavenge 搭配使用。 >整理的方法是 Sweep (清除)和 Compact (压缩),清除是将废弃的对象干掉,只留幸存的对象,压缩是移动对象,将空间填满保证内存分为2块,一块全是对象,一块空闲),

Parallel Old 收集器

老年代收集器,多线程,并行,多线程机制与 Parallel Scavenge 差不错,使用标记-整理算法,在 Parallel Old 执行时,仍然需要暂停其它工作线程。 >Parallel Old 收集器的整理,与 Serial Old 不同,这里的整理是Copy(复制)和Compact(压缩),复制的意思就是将幸存的对象复制到预先准备好的区域,而不是像Sweep(清除)那样清除废弃的对象。

Parallel Old 在多核计算中很有用。 Parallel Old 出现后(JDK 1.6),与 Parallel Scavenge 配合有很好的效果,充分体现 Parallel Scavenge 收集器吞吐量优先的效果。使用-XX:+UseParallelOldGC开关控制使用Parallel Scavenge + Parallel Old组合收集器进行收集。

CMS

全称 Concurrent Mark Sweep,老年代收集器,致力于获取最短回收停顿时间(即缩短垃圾回收的时间),使用标记-清除算法,多线程,优点是并发收集(用户线程可以和 GC 线程同时工作),停顿小。

使用-XX:+UseConcMarkSweepGC进行ParNew + CMS + Serial Old进行内存回收,优先使用ParNew + CMS(原因见后面),当用户线程内存不足时,采用备用方案Serial Old收集。

如何开始

首先来看一下 CMS 是在什么情况下进行 GC:

  1. 首先 JVM 根据-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly来决定什么时间开始垃圾收集。

  2. 如果设置了-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly,那么只有当老年代占用确实达到了-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction参数所设定的比例时才会触发 CMS GC。

  3. 如果没有设置-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly,那么系统会根据统计数据自行决定什么时候触发 CMS GC。因此有时会遇到设置了 80% 比例才 CMS GC,但是 50% 时就已经触发了,就是因为这个参数没有设置的原因。

具体执行

CMS GC 的执行过程,具体来说就是:

初始标记(CMS-initial-mark)

该阶段是 stop the world 阶段,因此此阶段标记的对象只是从 root 集最直接可达的对象。

此阶段会打印 1 条日志:CMS-initial-mark:961330K(1572864K),指标记时,老年代的已用空间和总空间

并发标记(CMS-concurrent-mark)

此阶段是和应用线程并发执行的,所谓并发收集器指的就是这个,主要作用是标记可达的对象,此阶段不需要用户线程停顿。

此阶段会打印 2 条日志:CMS-concurrent-mark-start,CMS-concurrent-mark

预清理(CMS-concurrent-preclean)

此阶段主要是进行一些预清理,因为标记和应用线程是并发执行的,因此会有些对象的状态在标记后会改变,此阶段正是解决这个问题。因为之后的 CMS-remark 阶段也会 stop the world,为了使暂停的时间尽可能的小,也需要 preclean 阶段先做一部分工作以节省时间。

此阶段会打印 2 条日志:CMS-concurrent-preclean-start,CMS-concurrent-preclean

可控预清理(CMS-concurrent-abortable-preclean)

此阶段的目的是使 CMS GC 更加可控一些,作用也是执行一些预清理,以减少 CMS-remark 阶段造成应用暂停的时间。

此阶段涉及几个参数:

    -XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime:当 abortable-preclean 阶段执行达到这个时间时才会结束。
    -XX:CMSScheduleRemarkEdenSizeThreshold(默认2m):控制 abortable-preclean 阶段什么时候开始执行,即当年轻代使用达到此值时,才会开始 abortable-preclean 阶段。
    -XX:CMSScheduleRemarkEdenPenetratio(默认50%):控制 abortable-preclean 阶段什么时候结束执行。

此阶段会打印 3 条日志:CMS-concurrent-abortable-preclean-start,CMS-concurrent-abortable-preclean,CMS:abort preclean due to time XXX

重新标记(CMS-remark)

此阶段暂停应用线程,停顿时间比并发标记小得多,但比初始标记稍长,因为会对所有对象进行重新扫描并标记。

此阶段会打印以下日志:

  1. YG occupancy:964861K(2403008K),指执行时年轻代的情况。

  2. CMS remark:961330K(1572864K),指执行时老年代的情况。

  3. 此外,还打印出了弱引用处理、类卸载等过程的耗时。

并发清除(CMS-concurrent-sweep)

此阶段进行并发的垃圾清理。

并发重设状态等待下次CMS的触发(CMS-concurrent-reset)

此阶段是为下一次 CMS GC 重置相关数据结构。

总结

CMS 的收集过程,概括一下就是:2 次标记,2 次预清除,1 次重新标记,1 次清除。

在CMS清理过程中,只有初始标记和重新标记需要短暂停顿用户线程,并发标记和并发清除都不需要暂停用户线程,因此效率很高,很适合高交互的场合。

CMS也有缺点,它需要消耗额外的 CPU 和内存资源。在 CPU 和内存资源紧张,会加重系统负担(CMS 默认启动线程数为( CPU数量 + 3 ) / 4 )。

另外,在并发收集过程中,用户线程仍然在运行,仍然产生内存垃圾,所以可能产生“浮动垃圾”(本次无法清理,只能下一次Full GC才清理)。因此在 GC 期间,需要预留足够的内存给用户线程使用。

所以使用 CMS 的收集器并不是老年代满了才触发 Full GC ,而是在使用了一大半(默认 68% ,即 2/3 ,使用-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction来设置)的时候就要进行 Full GC。如果用户线程消耗内存不是特别大,可以适当调高-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction以降低 GC 次数,提高性能。如果预留的用户线程内存不够,则会触发 Concurrent Mode Failure,此时,将触发备用方案:使用 Serial Old 收集器进行收集,但这样停顿时间就长了,因此-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction不宜设的过大。

还有,CMS 采用的是标记-清除算法,会导致内存碎片的产生,可以使用-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection来设置是否在 Full GC 之后进行碎片整理,用-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction来设置在执行多少次不压缩的 Full GC 之后,来一次带压缩的 Full GC。

并发和并行

并发收集: >指用户线程与GC线程同时执行(不一定是并行,可能交替,但总体上是在同时执行的),不需要停顿用户线程(其实在 CMS 中用户线程还是需要停顿的,只是非常短,GC 线程在另一个 CPU 上执行);

并行收集: >指多个 GC 线程并行工作,但此时用户线程是暂停的;

所以,Serial 是串行的,Parallel 收集器是并行的,而 CMS 收集器是并发的。

看完上述内容,你们掌握如何理解GC知识点CMS的方法了吗?如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容,欢迎关注创新互联行业资讯频道,感谢各位的阅读!


本文标题:如何理解GC知识点CMS
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