Java面试题--JVM大厂篇之揭开CMS GC的神秘面纱：从原理到应用，一文带你全面掌握

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引言:

正文:

一、基本概念和工作原理

1. 什么是CMS GC？

2. CMS GC的主要目标

二、内存分代机制

1. 新生代（Young Generation）

2. 老年代（Old Generation）

三、GC的四个阶段

1. 初始标记（Initial Mark）：标记所有GC Roots直接关联的对象。这个过程中会短暂地暂停应用线程。

2. 并发标记（Concurrent Mark）：并发地标记可达对象，不暂停应用线程。

3. 重新标记（Remark）：修正并发标记过程中发生变化的引用关系。此过程需再次暂停应用线程。

4. 并发清除（Concurrent Sweep）：并发地清除不可达对象，释放内存，不暂停应用线程。

四、CMS与其他GC策略的对比

五、优势与劣势分析   

1. CMS GC的优势     低停顿时间：最适合对延迟敏感的应用场景。     高并发性：与应用线程并发执行，减少停顿时间。

2. CMS GC的劣势     内存碎片问题：由于CMS GC采用标记-清除算法，容易造成内存碎片。     高CPU开销：并发标记和清除阶段占用大量CPU资源。

六、解决方案和调优技巧 

1. 避免内存碎片

​​​​​2. 降低GC停顿时间

3. 监控和调整参数

结束语:

---

引言:

        下午好，各位Java爱好者们！在漫长的Java开发旅途中，你有没被GC（Garbage Collection）搞得头痛欲裂？特别是面对CMS（Concurrent Mark-Sweep）GC时，是否觉得它既神秘又复杂？今天，我将带你走进CMS GC的世界，揭开它的神秘面纱。vQingYunJiao，从基础到高级的全方位解析，让你一篇文章掌握所有重要知识。无论你是初学者还是想系统学习的读者，都能在这篇文章中收获满满！

正文:

一、基本概念和工作原理

1. 什么是CMS GC？

        CMS（Concurrent Mark-Sweep）GC是一种旨在减少应用暂停时间的垃圾收集器。相比于其他GC策略，其最大特点就是能够与应用线程并发执行垃圾收集操作，从而最大化应用的可用性。

2. CMS GC的主要目标

• 低停顿时间：最大化应用的运行时间，最小化GC的停顿时间。

二、内存分代机制

        CMS GC采用了经典的内存分代机制，将内存分为新生代和老年代两部分。

1. 新生代（Young Generation）

        新生代主要用于存储短生命周期的对象，包括Eden区、Survivor区。垃圾收集频率较高，但时间较短。

2. 老年代（Old Generation）

        老年代存储生命周期较长的对象，CMS GC主要针对老年代进行回收，其过程中包含多个阶段。

三、GC的四个阶段

        CMS GC的垃圾回收过程分为四个主要阶段：

1. 初始标记（Initial Mark）：标记所有GC Roots直接关联的对象。这个过程中会短暂地暂停应用线程。

2. 并发标记（Concurrent Mark）：并发地标记可达对象，不暂停应用线程。

3. 重新标记（Remark）：修正并发标记过程中发生变化的引用关系。此过程需再次暂停应用线程。

4. 并发清除（Concurrent Sweep）：并发地清除不可达对象，释放内存，不暂停应用线程。

通过以下代码示例，可以配置启动CMS GC：

java -Xms4g -Xmx4g-XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+PrintGCDetails-XX:+PrintGCDateStamps-Xloggc:gc.log-jar myapp.jar

四、CMS与其他GC策略的对比

        CMS GC虽然降低了停顿时间，但也存在一些劣势，如内存碎片化问题。与其它GC策略，如Parallel GC、G1 GC对比，CMS在低延迟场景下更具优势，而在需要高吞吐量场景下则略显不足。

五、优势与劣势分析   

1. CMS GC的优势
     低停顿时间：最适合对延迟敏感的应用场景。
     高并发性：与应用线程并发执行，减少停顿时间。

2. CMS GC的劣势
     内存碎片问题：由于CMS GC采用标记-清除算法，容易造成内存碎片。
     高CPU开销：并发标记和清除阶段占用大量CPU资源。

六、解决方案和调优技巧 

1. 避免内存碎片

•     定期执行Full GC或利用堆压缩功能。

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5

​​​​​2. 降低GC停顿时间

•     通过调整GC触发条件来控制GC频率。 

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

3. 监控和调整参数

•     利用JConsole、VisualVM等工具监控GC性能，动态调整参数。

结束语:

        面对于复杂而神秘的CMS GC，通过这篇文章，相信你已能从基础到高级，全面掌握其概念、工作原理以及优势和劣势。在实际的应用中，合理地配置和调优CMS GC，可以有效地提高系统性能，减少停顿时间，为用户提供更良好的体验。如果你有任何疑问或发现新的调优技巧，欢迎在评论区分享，让我们共同进步，共同成长！

        希望这篇文章能成为你深入了解CMS GC的宝典，解决你在开发过程中遇到的各种问题，助力你的Java之路更加顺畅。阅读愉快！