高进阶

CMS收集器#

一句话答案#

CMS 以最短停顿为目标，四阶段：初始标记(STW)→并发标记→重新标记(STW)→并发清除，缺点是内存碎片和浮动垃圾。

核心要点

CMS（Concurrent Mark Sweep）四阶段：

1. 初始标记（Initial Mark）    ← STW，极短
   仅标记 GC Root 直接关联的对象

2. 并发标记（Concurrent Mark） ← 与用户线程并发，耗时最长
   从 GC Root 出发，遍历整个对象图标记所有可达对象

3. 重新标记（Remark）          ← STW，较短
   修正并发标记期间用户线程导致的引用关系变动（增量更新 Incremental Update）

4. 并发清除（Concurrent Sweep）← 与用户线程并发
   清除标记为不可达的对象，释放内存

plaintext

CMS 的四大缺点：

内存碎片：标记-清除算法不整理内存，碎片积累后无法分配大对象，触发 Full GC
Concurrent Mode Failure：并发清理期间老年代空间不足，退化为 Serial Old 单线程收集（STW 极长）
CPU 资源竞争：并发阶段占用 CPU 资源（默认启动 (CPU核数+3)/4 个 GC 线程），CPU 核数少时对吞吐影响大
浮动垃圾：并发清除阶段用户线程新产生的垃圾本轮无法回收，需等下次 GC

与 G1收集器原理的核心区别：CMS 仅收集老年代且使用标记-清除（有碎片），G1 以 Region 为单位收集整堆且使用标记-整理（无碎片），G1 支持可预测停顿。

并发漏标：CMS 为什么用增量更新（Incremental Update）？

CMS 解决并发漏标走的是增量更新路线：写屏障记录”黑对象新增的黑→白引用”，破坏漏标条件①；remark 阶段重新扫描这些被记录的黑对象。
代价：remark 需要重新扫描黑对象（甚至从这些黑对象重新出发遍历），停顿相对 G1 偏长；好处是不会产生 SATB 那类浮动垃圾。
与 G1 SATB 的对比及两个漏标条件的完整推导，见垃圾回收算法的「三色标记与并发漏标」主线。

各阶段 STW 时间估计：

初始标记：通常 < 10ms（只标记 GC Root 直接关联对象，数量少）
并发标记：通常几百毫秒（与用户线程并发，不停顿用户线程）
重新标记：通常 < 100ms（增量标记并发期间变化）
并发清除：通常几百毫秒（与用户线程并发）

CMS 调优参数：

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70   # 老年代占用70%时触发CMS（默认92%，太晚易CMF）
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection      # Full GC 时整理内存碎片
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5        # 每5次Full GC后整理一次碎片

bash

面试回答（2分钟版）

CMS 是以最短停顿时间为目标的老年代收集器，采用标记-清除算法，整个过程分四个阶段。初始标记阶段需要 STW 但很快，只标记 GC Roots 直接关联的对象，通常在 10ms 以内。并发标记阶段与用户线程并发运行，遍历整个对象图，耗时最长但不停顿。重新标记阶段再次 STW，修正并发标记期间因用户线程继续运行而产生变动的对象引用，通常在 100ms 以内。最后并发清除阶段与用户线程并发执行，清理无用对象。CMS 有两个主要缺点：第一是使用标记-清除算法会产生内存碎片，碎片积累到一定程度无法分配大对象时会触发 Full GC；第二是并发清除阶段用户线程仍在产生垃圾即浮动垃圾，本轮无法回收。如果并发清理期间老年代空间不足会触发 Concurrent Mode Failure，退化为 Serial Old 收集，停顿时间大幅增加。生产中一般设置 CMSInitiatingOccupancyFraction 为 70 左右提前触发。

追问与易错

追问方向：

“CMS 和 G1 的区别？什么时候选 G1？”→ CMS 仅收集老年代用标记-清除有碎片，G1 以 Region 为单位整堆收集用标记-整理无碎片且支持可预测停顿；堆 > 6GB 或需要可控停顿时选 G1
“Concurrent Mode Failure 什么时候触发？”→ 并发清理阶段老年代空间不足以容纳新晋升的对象时触发，退化为 Serial Old 单线程收集，STW 时间大幅增加；调低 CMSInitiatingOccupancyFraction 提前触发可预防
“CMS 的内存碎片怎么解决？”→ 开启 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 在 Full GC 时整理碎片，配合 CMSFullGCsBeforeCompaction 控制整理频率；或直接升级到 G1 从根本上避免碎片

易错点：

❌ CMS 已经淘汰不用学——面试仍然高频考
❌ 混淆 CMS 四个阶段的顺序