一文讲解CMS收集器的垃圾收集过程

CMS就是Concurrent Mark Sweep

CMS使用标记-清除算法进行垃圾收集，分为4大步：

1. 初始标记：标记所有从GC Roots直接可达的对象，这个阶段需要STW，但速度很快
2. 并发标记：从初始标记的对象出发，遍历所有对象，标记所有可达的对象，这个阶段是并发进行的；
3. 重新标记：完成剩余的标记工作，包括处理并发阶段遗留下来的少量变动，这个阶段通常需要短暂的STW停顿；
4. 并发清除：清除未被标记的对象，回收他们占用的内存空间；

那么，再刚刚的过程中，你提到了重新标记，重新标记是怎么执行的？

• 重新标记remark阶段通常会结合三色标记法来执行，确保在并发标记期间所有存活对象都被正确标记。目的是修正并发标记阶段中可能遗漏的对象引用变化；
• 在remark阶段，垃圾收集器会停止应用线程STW，以确保在这个阶段不会有引用关系的进一步变化。这种暂停通常很短暂。remark阶段主要包括了以下操作：
  • 处理写屏障记录的引用变化：在并发标记阶段，应用程序可能会更新对象的引用（比如以一个黑色对象新增了对一个白色对象的引用），这些变化通过写屏障记录下来。在remark阶段，GC会处理这些记录，确保所有可达对象都正确地标记为灰色或黑色。
  • 扫描灰色对象：再次遍历灰色对象，处理它们的所有引用，确保引用的对象正确标记为灰色或者黑色。
  • 清理：确保所有引用关系正确处理后，灰色对象标记为黑色，白色对象保持不变。这一步完成后，所有存活对象都应当是黑色的；

刚刚提到了三色标记法，那就顺带普及下

• 三色标记法是用于标记对象的存活状态，它将对象分为了三类：

  1. 白色：尚未访问的对象。垃圾回收结束之后，仍然为白色的对象会被认为是不可达的对象，可以回收；
  2. 灰色：已经访问到但未标记完其引用的对象。灰色对象是需要进一步处理的；
  3. 黑色：已经访问到并且其所有引用对象都已经标记过。黑色对象是完全处理过的，不需要再处理；

• 三色标记法的工作流程是怎样的呢？

  1. 初始标记：从GC Roots开始，标记所有直接可达的对象为灰色；

  2. 并发标记：在此阶段，标记所有灰色对象引用的对象为灰色，然后将灰色对象自身标记为黑色。这个过程是并发的，和应用线程同时进行；

     此阶段的一个问题是，应用线程可能在并发标记期间修改对象的引用关系，导致一些对象的标记状态不准确；

  3. 重新标记：重新标记阶段的目标是处理并发标记阶段遗漏的引用变化。为了确保所有存活对象都被正确标记，remark需要在STW暂停期间执行；

  4. 使用写屏障来捕捉并发标记阶段应用线程对对象引用的更新。通过遍历这些更新的引用来修正标记状态，确保遗漏的对象不会被错误地回收；