关于CMS 浮动垃圾的一些理解

概述

本文尝试回答两个问题

  1. CMS的浮动垃圾是什么,怎么产生的?
  2. CMS 为什么要有4个阶段

CMS 和相关知识点简介

CMS 全称 concurrent mark sweep, 并发标记清除
因为是 mark sweep 的,所以有内存碎片化问题,当碎片太多的时候,需要 serial old (标记整理 mark -compact 来兜底进行内存整理)

三色标记

因为是并发的,所以gc线程需要知道上一次到哪里了,方便接着上次的进度继续跑,那么就需要一个东西记录上次运行到哪里了,这个状态就是“颜色”, 黑色、灰色、白色,三种,是存在java对象头里的

黑色,并发标记扫描到了这个节点,且所有的子节点全部找到了,就把这个节点标记为黑色
灰色,并发标记扫描到了这个节点,但是子节点还没有开始找,或者没有找完,此时是灰度(流程大概是gc扫描的时候一上来就设置灰色,只有找完了才设置黑色,找完之前线程切走了,所以节点颜色是灰色的)
白色,所有节点初始化颜色都是白色,表示还没有开始遍历、处理

写屏障+增量更新

Write barriers + Incremental Update
为了解决引用变化导致的一些问题,cms 用的是写屏障+增量更新 技术,这个选择有点小问题
引用变化分成三种,新增、删除、更新,但是更新可以被新增和删除包含,暂时认为只有两种:新增和删除

  • 新增
    如果新增黑色到白色的引用,那么jvm会通过写屏障,来把黑色置为灰色
  • 删除
    如果删除引用,jvm什么都不会做,这个导致了浮动垃圾

浮动垃圾

image.png

就是之前被gc 标记为 可达对象,也就是 存活对象,在两次gc线程之间被业务线程删除了引用,那么颜色不会更改,还是之前的颜色(黑色or灰色),但是其实是白色,所以这一次gc 无法对其回收,需要等下一次gc初始标记启动才会被刷成白色

重新标记

cms 流程如下

  • 初始标记(initial mark)
  • 并发标记(concurrent mark)
  • 重新标记(remark)
  • 并发清除(concurrent sweep)

按理说并发标记可以找到所有的可达对象,就可以开始清除,也就是只需要三个阶段,那么为什么还需要重新标记呢?
和cms实现有关

image.png

  1. gc线程刚开始在处理c,从成员变量1开始处理,依次是1、2、3...
  2. 字段1处理完成之后,gc线程挂起了,换业务线程
  3. 业务线程此时在1上新增了一个指向 g 的引用,g此时是白色的
  4. 业务线程让位,换gc线程上场。此时gc线程接着处理,从c.2 开始处理,那么问题来了,g应该是可达的,不能被当成垃圾回收掉,但是gc线程又无法正常标记
  5. 所以cms没办法,只能再 stw 一次,也就是 重新标记
    这个阶段就是停下来把可达节点全部再过一遍,修正一下

参考

https://juejin.cn/post/6987298527562956831
https://segmentfault.com/q/1010000013653267

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