CMS与G1的并发安全秘籍：如何在高并发的垃圾回收中保持正确性？
引言：GC世界的"交通管制"哲学 🚦
想象CMS和G1收集器就像繁忙路口的交警，既要保证车流（应用线程）畅通，又要安全地让清洁工（GC线程）作业。今天我们就揭秘它们如何在不"撞车"的情况下完成高难度并发回收！
一、并发正确性的三大挑战 💥
二、CMS的并发安全机制 🛡️
1. 三色标记+增量更新
关键代码：
// HotSpot写屏障实现
void CMSCollector::write_ref_field() {if (addr < _boundary) { // 判断是否跨代mark_card(addr); // 标记卡表}
}
2. 阶段划分与安全点
| 阶段 | 是否STW | 并发风险控制 |
|---|---|---|
| 初始标记 | ✅ | 短暂停顿确定根集合 |
| 并发标记 | ❌ | 写屏障跟踪引用变化 |
| 重新标记 | ✅ | 修正并发期间的遗漏 |
| 并发清理 | ❌ | 仅清理已确认垃圾 |
三、G1的并发安全设计 🚀
1. 原始快照（SATB）
SATB队列工作流程：
- 标记开始时对象关系快照
- 引用变更时记录旧值
- 根据快照完成标记
2. 记忆集并行处理
// G1的并行记忆集更新
void G1UpdateRSThread::work() {while(!_shutdown) {RefToScanQueue* q = get_work();process_refs(q); // 多线程安全处理}
}
四、关键技术对比 ⚖️
| 机制 | CMS | G1 |
|---|---|---|
| 标记算法 | 增量更新 | 原始快照(SATB) |
| 写屏障 | 卡表标记 | SATB队列+记忆集 |
| 内存模型 | 分代 | 分区(Region) |
| 并发阶段 | 标记/清理 | 标记/疏散 |
| 停顿控制 | 无法预测 | 可预测停顿 |
五、实战中的并发问题解决案例 🛠️
1. CMS的"浮动垃圾"
应对策略：
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 # 预留空间
2. G1的疏散失败
// 处理步骤
if (evacuation_failed) {self_forward_ptr(obj); // 自我转发
}
六、Java内存模型(JMM)的配合 🧩
1. 内存屏障的应用
2. 安全点协调
# 安全点日志分析
-XX:+PrintSafepointStatistics
七、未来演进：ZGC的并发极致化 🚀
结语：并发与安全的平衡艺术 ⚖️
CMS和G1的并发设计启示：
- 写屏障是并发基石 🧱
- 没有银弹，只有权衡 ⚖️
- 硬件进步推动算法革新 💻
终极测试：用-XX:+PrintGC和-XX:+PrintGCStamps观察并发阶段耗时！📊
#Java #JVM #垃圾回收 #并发GC #CMS #G1 #性能优化