CMS Java 源码解析

简介

在计算机领域，CMS (Concurrent Mark Sweep) 是一种用于垃圾回收的算法。它是Java虚拟机中的一部分，用于回收不再使用的对象，以释放内存空间。本文将介绍CMS算法的原理，并通过Java代码示例来演示它的实现。

CMS算法原理

CMS算法是一种基于标记-清除（Mark-Sweep）的垃圾回收算法。它的特点是并发执行，即在垃圾回收过程中，程序仍然可以继续运行，减少了停顿时间。下面是CMS算法的主要步骤：

  1. 初始标记（Initial Marking）：遍历根对象，并标记它们以及其直接引用的对象。这个标记过程是暂停程序执行的。

  2. 并发标记（Concurrent Marking）：在应用程序运行的同时，标记所有可达的对象。这个过程会与应用程序并发执行。

  3. 重新标记（Remark）：在应用程序运行的同时，重新标记之前可能被修改的对象。这个过程会与应用程序并发执行。

  4. 并发清除（Concurrent Sweeping）：清除所有未标记的对象，并将内存空间返回给垃圾回收器。

  5. 并发重置（Concurrent Reset）：重置标记位，为下一次垃圾回收做准备。

CMS算法实现

下面是一个简单的Java代码示例，演示了CMS算法的实现过程：

public class CMSGarbageCollector {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个对象
        Object obj1 = new Object();

        // 创建一个引用指向该对象
        Object obj2 = obj1;

        // 将obj1置为null，不再引用该对象
        obj1 = null;

        // 执行垃圾回收
        System.gc();
    }
}

在上面的代码示例中，我们首先创建了一个对象 obj1，然后创建了一个引用 obj2 指向该对象。接着，将 obj1 置为null，表示不再引用该对象。最后，我们调用 System.gc() 方法执行垃圾回收。

关于计算相关的数学公式

在CMS算法中，涉及到一些与计算相关的数学公式，如标记-清除阶段的内存占用计算和并发标记的速度控制计算。这些公式可以用来优化垃圾回收算法的性能和效率。

下面是一个示例代码，演示了如何计算内存占用：

public class CMSMemoryUsage {

    public static void main(String[] args) {
        // 计算可用内存
        long availableMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();

        // 计算垃圾回收前的内存占用
        long beforeGCMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();

        // 执行垃圾回收
        System.gc();

        // 计算垃圾回收后的内存占用
        long afterGCMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();

        // 计算垃圾回收的内存占用
        long gcMemoryUsage = beforeGCMemory - afterGCMemory;

        // 打印结果
        System.out.println("Available Memory: " + availableMemory);
        System.out.println("Memory Before GC: " + beforeGCMemory);
        System.out.println("Memory After GC: " + afterGCMemory);
        System.out.println("GC Memory Usage: " + gcMemoryUsage);
    }
}

上面的代码示例中，我们使用了 Runtime.getRuntime().totalMemory() 方法来获取Java虚拟机的总内存大小，再减去 Runtime.getRuntime().freeMemory() 方法获取的空闲内存大小，得到可用内存大小。然后，我们计算了垃圾回收前后的内存占用，并计算了垃圾回收的内存占用。

总结