CMS与G1

CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage First）是Java中两种常见的垃圾回收器，分别适用于不同的应用场景。以下是它们的核心区别和特点：

一、CMS（Concurrent Mark Sweep）

1.1 设计目标

最小化停顿时间（Low Pause）
允许 GC 线程与用户线程并发执行

1.2 核心算法

标记-清除（Mark-Sweep）
不做压缩 → 会产生内存碎片

1.3 执行流程（非常高频）

1	初始标记(STW) → 并发标记 → 重新标记(STW) → 并发清除

详细解释

初始标记（STW）
- 只标记 GC Roots 直接关联对象
- 很快
并发标记
- 从 Roots 开始遍历
- 与用户线程并发执行
重新标记（STW）
- 修正并发期间的变动（关键！）
- 使用：增量更新（Incremental Update）
并发清除
- 删除垃圾对象
- 不移动对象

1.4 关键问题

内存碎片

因为不压缩
可能导致：
- 大对象分配失败
- Full GC 提前发生

Concurrent Mode Failure
典型面试问题

原因：

并发清除期间，老年代空间不够用了

结果：

退化成 Serial Old（STW，全停顿）

CPU 占用高

GC线程和用户线程竞争 CPU

1.5 关键调优参数

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction
- 设置触发 GC 的老年代使用率（如 70%）
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
- 禁止自适应

1.6 一句话总结 CMS

“以牺牲吞吐量为代价，换取更短停顿时间，但会产生碎片”

二、G1（Garbage First）

2.1 设计目标

可预测的停顿时间（Predictable Pause）
兼顾：
- 吞吐量
- 低延迟

2.2 核心设计（区别 CMS 的本质）

不再连续分代，而是：

将堆划分为多个 Region
每个 Region 可以是：
- Eden / Survivor / Old

2.3 关键思想

⭐ Garbage First

优先回收垃圾最多的 Region
通过统计（RSet + 预测模型）实现

2.4 执行流程（重点🔥）

初始标记(STW)
→ 并发标记
→ 最终标记(STW)
→ 筛选回收（STW + 并行复制）

关键阶段解释

初始标记（STW）

标记 GC Roots 直接引用

并发标记

标记整个堆的存活对象

最终标记（STW）

修正并发期间变化
使用：SATB（Snapshot At The Beginning）

筛选回收（Evacuation）

选择高收益 Region
复制存活对象（带压缩效果）

2.5 核心机制（面试重点🔥）

Region

堆被拆成多个小块（1~32MB）
避免大块内存管理问题

RSet（Remembered Set）

解决跨 Region 引用问题

记录：
- 哪些 Region 引用了当前 Region

避免全堆扫描（非常关键）

停顿预测模型

通过历史数据预测：
- 本次 GC 回收多少 Region
保证：
- 在 -XX:MaxGCPauseMillis 目标内完成

2.6 优点

可控停顿时间 ✅
减少碎片（复制+整理） ✅
适用于大堆（如 8G+） ✅

2.7 缺点

实现复杂
内存开销大（RSet）
小堆下不如 CMS

2.8 一句话总结 G1

“通过 Region + 优先回收策略，实现可预测停顿时间的垃圾回收器”

三、CMS vs G1（核心对比🔥）

维度	CMS	G1
目标	最短停顿	可预测停顿
算法	标记-清除	标记+复制
碎片	有 ❗	无（整理） ✅
并发	高	高
内存结构	分代（连续）	Region（离散）
Full GC 风险	高	低
调优难度	高	相对简单
默认地位	已淘汰	当前主流 ⭐