CMS垃圾收集器详解：并发标记清除算法实现

"CMS垃圾收集器是一种并发标记清除的垃圾回收机制，主要针对老年代的内存回收，目的是减少长时间的停顿。CMS分为初始标记、并发标记、并发预清理、重新标记和并发清除五个阶段。在初始标记阶段，GCRoots直接关联的对象及年轻代指向老年代的对象被标记，此阶段会StopTheWorld，但速度快。并发标记阶段，不暂停用户线程，从GCRoots开始遍历标记所有可达对象，较耗时。并发预清理阶段尝试减少重新标记阶段的耗时，因为用户线程活动可能导致对象状态变化。重新标记阶段会StopTheWorld，对并发标记后可能变动的对象进行快速标记。最后，并发清除阶段在用户线程并发运行时清理已标记的对象。尽管CMS在大部分时间允许用户线程并发运行，但StopTheWorld事件仍然存在，只是比其他收集器更短。" CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾收集器是Java虚拟机（JVM）中的一种高级垃圾回收机制，主要针对老年代内存区域，以减少应用程序在垃圾回收期间的停顿时间。与Serial和Parallel系列收集器不同，CMS在垃圾回收过程中，用户线程并不完全停止，而是与垃圾回收线程并发执行，从而降低了整体的系统响应延迟。 CMS的工作流程包括五个关键阶段： 1. **初始标记**：这是一个短暂的StopTheWorld过程，标记GCRoots直接关联的对象以及年轻代到老年代的引用。由于只涉及直接关联的对象，所以停顿时间较短。 2. **并发标记**：在这一阶段，垃圾回收器在用户线程运行的同时进行标记，从GCRoots开始遍历整个对象图，找出所有可达的对象。这个阶段可能会比较耗时，因为需要跟踪大量对象。 3. **并发预清理**：在并发标记结束后，为了减少后续重新标记阶段的时间，CMS会进行预处理，分析和更新对象的状态，以减少可能的变动。 4. **重新标记**：这是一个必须StopTheWorld的阶段，用于处理并发标记期间可能发生变化的对象。这个阶段的目标是快速确定所有需要被清理的存活对象。 5. **并发清除**：最后，在用户线程继续运行的同时，CMS会清除所有在前几个阶段被标记为可回收的对象，释放内存空间。 尽管CMS在大部分时间能实现用户线程和GC线程的并发，但重新标记阶段的StopTheWorld暂停仍然是不可避免的。此外，由于采用标记清除算法，CMS可能导致内存碎片，可能需要额外的Full GC来整理内存。因此，对于有低延迟需求的应用，CMS是一个很好的选择，但需要注意其特定的优化问题和潜在的性能影响。