Java 中垃圾回收怎么理解 CMS 收集器初始标记、并发标记、重新标记与并发清除四阶段

冰川箭仙

冰川箭仙

2026-07-26

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原创

cms收集器的核心是将长停顿拆为两次短暂停:初始标记(仅标记gc roots直接关联对象,stw但极快)和重新标记(修正并发标记漏标,聚焦脏卡区域,stw时间可控),并发标记与并发清除全程与用户线程并行,不移动对象,基于标记-清除算法,导致内存碎片。

java 中垃圾回收怎么理解 cms 收集器初始标记、并发标记、重新标记与并发清除四阶段

CMS 收集器的设计核心是“把长停顿拆成两次短暂停”,不是让 GC 更快,而是让应用几乎感觉不到卡顿。它专用于老年代,必须搭配 ParNew(年轻代收集器)一起用,全程基于标记-清除算法,不移动对象,所以会带来内存碎片问题。

初始标记:只扫一层,必须 STW 但极快

这个阶段只标记 GC Roots 直接引用的老年代对象,比如:

  • 虚拟机栈里正在使用的局部变量指向的老年代对象
  • 本地方法栈中 JNI 引用的对象
  • 方法区里的静态字段或常量池引用的老年代实例

它不往下递归,也不扫描整个堆,所以哪怕堆很大,也只花几毫秒。必须 STW 是为了拿到一致的根快照,避免漏标。

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并发标记:耗时最长,但完全不暂停用户线程

从初始标记的结果出发,遍历所有可达对象并打上标记。这个过程和你的业务代码同时跑,用户无感知。但它有个隐患:标记过程中,业务线程可能修改引用关系(比如把 A 指向 B 改成指向 C),导致某些本该活的对象没被标上 —— 这叫“漏标”。CMS 用写屏障 + 卡表机制记录这些变动,为下一阶段做准备。

重新标记:修正漏标,STW 时间可控

专门处理并发标记期间发生的引用变更。它不重新扫全堆,而是聚焦在卡表里被标记过的“脏卡”区域,只检查那些可能发生变动的地方。虽然比初始标记慢一点,但通常也就几毫秒到十几毫秒,远低于并发标记耗时。这是 CMS 保证回收准确性的关键一环。

并发清除:清理垃圾,全程并发无停顿

根据标记结果,直接释放所有未被标记的对象所占内存。因为不移动存活对象,所以不需要更新指针、也不涉及压缩,纯删除操作。它和用户线程并行执行,不触发 STW,但会加剧内存碎片 —— 后续如果分配大对象失败,就可能触发 Concurrent Mode Failure,被迫退回到 Serial Old 全停顿回收。

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