Java之CMS GC的7个阶段
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CMS收集器的主要设计目标是：低应用停顿时间。它通过两种方式实现这一目标：
- 不压缩老年代，而是使用空闲列表来管理回收空间。
- 大部分标记清理工作与应用程序并发执行。
主要问题：由于不压缩带来的老年代堆碎片，或者在对象分配率高的情况下，都可能导致Full GC。
CMS收集器的GC周期主要由7个阶段组成，其中有两个阶段会发生stop-the-world，其他阶段都是并发执行的。（亦有4个阶段、6个阶段等说法）
Phase 1: 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。
（Marked obj：老年代绿色圆点表示被初始化标记的对象。）
Phase 2: 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 。
（Current obj：该对象的引用关系发生变化，对下一个对象的引用被删除。）
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。
Phase 3: 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：
清除Dirty对象的Card标识：
Phase 4: 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。
Phase 5: 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。
Phase 6: 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 。
Phase 7: 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。
参考
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/cms.html#concurrent_mark_sweep_cms_collector
https://blogs.oracle.com/poonam/understanding-cms-gc-logs
https://blogs.oracle.com/jonthecollector/the-unspoken-phases-of-cms
https://plumbr.io/handbook/garbage-collection-algorithms-implementations#concurrent-mark-and-sweep
https://www.jianshu.com/p/2a1b2f17d3e4
http://psy-lob-saw.blogspot.com/2014/10/the-jvm-write-barrier-card-marking.html
https://www.cnblogs.com/littleLord/p/5380624.html
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