CMS收集器和G1收集器的区别

Posted 2022-12-03 技术无产者

区别一： 使用范围不一样

CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用
G1收集器收集范围是老年代和新生代。不需要结合其他收集器使用

区别二： STW的时间

CMS收集器以最小的停顿时间为目标的收集器。

G1收集器可预测垃圾回收的停顿时间（建立可预测的停顿时间模型）

区别三： 垃圾碎片

CMS收集器是使用“标记-清除”算法进行的垃圾回收，容易产生内存碎片

G1收集器使用的是“标记-整理”算法，进行了空间整合，没有内存空间碎片。

区别四： 垃圾回收的过程不一样

注意这两个收集器第四阶段得不同，不清楚可以看深入理解jvm这本书

区别五: CMS会产生浮动垃圾

 CMS产生浮动垃圾过多时会退化为serial old，效率低，而G1没有浮动垃圾，因为在上图的第四阶段，CMS清除垃圾时是并发清除的，这个时候，垃圾回收线程和用户线程同时工作会产生浮动垃圾，也就意味着CMS垃圾回收器必须预留一部分内存空间用于存放浮动垃圾，而G1的筛选回收是多个垃圾回收线程并行gc的，没有浮动垃圾的回收

  在执行‘并发清理’步骤时，用户线程也会同时产生一部分可回收对象，但是这部分可回收对象只能在下次执行清理是才会被回收。如果在清理过程中预留给用户线程的内存不足就会出现‘Concurrent Mode Failure’,一旦出现此错误时便会切换到SerialOld收集方式。

CMS回收垃圾的4个阶段

初始标记
并发标记
重新标记
并发清理

初始标记阶段：会让线程全部停止，也就是 Stop the World 状态
并发标记阶段：对所有的对象进行追踪，这个阶段最耗费时。但这个阶段是和系统并发运行的，所以不会对系统运行造成影响
重新标记阶段：由于第二阶段是并发执行的，一边标记垃圾对象，一边创建新对象，老对象会变成垃圾对象。 所以第三阶段也会进入 Stop the World 状态，并且重新标记，标记的是第二阶段中变动过的少数对象，所以运行速度很快
并发清理阶段： 这个阶段也是会耗费很多时间，但由于是并发运行的，所以对系统不会造成很大的影响

CMS的总结和优缺点

CMS采用 标记-清理 的算法，标记出垃圾对象，清除垃圾对象。算法是基于老年代执行的，因为新生代产生无法接受该算法产生的碎片垃圾。

优点：并发收集，低停顿

不足：

• 无法处理浮动垃圾，并发收集会造成内存碎片过多
• CPU资源非常敏感,在并发阶段虽然不会导致用户线程停顿，但是会因为占用了一部分CPU资源，如果在CPU资源不足的情况下应用会有明显的卡顿。

G1回收器的特点

G1的出现就是为了替换jdk1.5种出现的CMS,这一点已经在jdk9的时候实现了，jdk9默认使用了G1回收器，移除了所有CMS相关的内容。G1和CMS相比，有几个特点：

1. 控制回收垃圾的时间：这个是G1的优势，可以控制回收垃圾的时间，还可以建立停顿的时间模型，选择一组合适的Regions作为回收目标，达到实时收集的目的
2. 空间整理：和CMS一样采用标记-清理的算法，但是G1不会产生空间碎片，这样就有效的使用了连续空间，不会导致连续空间不足提前造成GC的触发

G1把Java内存拆分成多等份，多个域（Region），逻辑上存在新生代和老年代的概念，但是没有严格区分

依旧存在新生代老年代的概念，但是没有严格区分。Region最多分为2048个

大对象的处理

除了上面优点之外，还有一个优点，那就是对大对象的处理。在CMS内存中，如果一个对象过大，进入S1、S2区域的时候大于改分配的区域，对象会直接进入老年代。G1处理大对象时会判断对象是否大于一个Region大小的50%，如果大于50%就会横跨多个Region进行存放

G1回收垃圾的4个阶段

• 初始标记
• 并发标记
• 最终标记
• 筛选回收

初始标记(Initial Marking)：仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，并且修改TAMS指针的值，让下一阶段用户线程并发运行时，能正确地在可用的Region中分配新对象。这个阶段需要停顿线程，但耗时很短，而且是借用进行Minor GC的时候同步完成的，所以G1收集器在这个阶段实际并没有额外的停顿。
并发标记( Concurrent Marking)：从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，递归扫描整个堆里的对象图，找出要回收的对象，这阶段耗时较长，但可与用户程序并发执行。当对象图扫
描完成以后，并发时有引用变动的对象会产生漏标问题，G1中会使用SATB(snapshot-at-the-beginning)算法来解决，后面会详细介绍。
最终标记(Final Marking)：对用户线程做一个短暂的暂停，用于处理并发标记阶段仍遗留下来的最后那少量的SATB记录(漏标对象)。 多个线程同时标记
筛选回收(Live Data Counting and Evacuation)：负责更新Region的统计数据，对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的停顿时间来制定回收计划，可以自由选择任意多个Region构成回收集，然后把决定回收的那一部分Region的存活对象复制到空的Region中，再清理掉整个旧Region的全部空间。这里的操作涉及存活对象的移动，是必须暂停用户线程，由多个收集器线程并行完成的。

G1:

 CMS：

 

什么情况下应该考虑使用G1

参考官方文档：

• 实时数据占用超过一半的堆空间
• 对象分配或者晋升的速度变化大
• 希望消除长时间的GC停顿（超过0.5-1秒）

G1设置参数

控制G1回收垃圾的时间

-XX:MaxGCPauseMillis=200 （默认200ms）