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JVM-01丨CMS GC的7个阶段

Posted by jiefang on October 28, 2019

CMS GC的7个阶段

Initial Mark(初始化标记)

初始化标记阶段,是CMS GC的第一个阶段,也是标记阶段的开始。主要工作是标记可直达的存活对象。

主要标记过程

  • 从GC Roots遍历可直达的老年代对象;
  • 遍历被新生代存活对象所引用的老年代对象。

程序执行情况

  • 支持单线程或并行标记。
  • 发生stop-the-world,暂停所有应用线程。

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Concurrent Mark(并发标记)

并发标记阶段,是CMS GC的第二个阶段。

在该阶段,GC线程和应用线程将并发执行。也就是说,在第一个阶段(Initial Mark)被暂停的应用线程将恢复运行。

并发标记阶段的主要工作是,通过遍历第一个阶段(Initial Mark)标记出来的存活对象,继续递归遍历老年代,并标记可直接或间接到达的所有老年代存活对象。

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由于在并发标记阶段,应用线程和GC线程是并发执行的,因此可能产生新的对象或对象关系发生变化,例如:

  • 新生代的对象晋升到老年代;
  • 直接在老年代分配对象;
  • 老年代对象的引用关系发生变更;
  • 等等。

对于这些对象,需要重新标记以防止被遗漏。为了提高重新标记的效率,本阶段会把这些发生变化的对象所在的Card标识为Dirty,这样后续就只需要扫描这些Dirty Card的对象,从而避免扫描整个老年代。

Concurrent Preclean(并发预清理)

在并发预清洗阶段,将会重新扫描前一个阶段标记的Dirty对象,并标记被Dirty对象直接或间接引用的对象,然后清除Card标识。

标记被Dirty对象直接或间接引用的对象:

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清除Dirty对象的Card标识:

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Concurrent Abortable Preclean(可中止的并发预清理)

本阶段尽可能承担更多的并发预处理工作,从而减轻在Final Remark阶段的stop-the-world。

在该阶段,主要循环的做两件事:

  • 处理 From 和 To 区的对象,标记可达的老年代对象;
  • 和上一个阶段一样,扫描处理Dirty Card中的对象。

具体执行多久,取决于许多因素,满足其中一个条件将会中止运行:

  • 执行循环次数达到了阈值;
  • 执行时间达到了阈值;
  • 新生代Eden区的内存使用率达到了阈值。

Final Remark(重新标记)

预清理阶段也是并发执行的,并不一定是所有存活对象都会被标记,因为在并发标记的过程中对象及其引用关系还在不断变化中。

因此,需要有一个stop-the-world的阶段来完成最后的标记工作,这就是重新标记阶段(CMS标记阶段的最后一个阶段)。主要目的是重新扫描之前并发处理阶段的所有残留更新对象。

主要工作:

  • 遍历新生代对象,重新标记;(新生代会被分块,多线程扫描)
  • 根据GC Roots,重新标记;
  • 遍历老年代的Dirty Card,重新标记。这里的Dirty Card,大部分已经在Preclean阶段被处理过了。

Concurrent Sweep(并发清理)

并发清理阶段,主要工作是清理所有未被标记的死亡对象,回收被占用的空间。

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Concurrent Reset(并发重置)

并发重置阶段,将清理并恢复在CMS GC过程中的各种状态,重新初始化CMS相关数据结构,为下一个垃圾收集周期做好准备。