面试题答案
一键面试上下文切换对垃圾回收器性能指标的影响
- 工作效率
- CMS（Concurrent Mark Sweep）：
- CMS采用多线程并发标记和清除算法。上下文切换会打断垃圾回收线程的执行。例如，在标记阶段，如果频繁发生上下文切换，垃圾回收线程不能持续运行，会导致标记时间延长。因为每次上下文切换后，垃圾回收线程需要重新获取相关数据结构的状态，这增加了额外的开销。
- CMS在并发阶段与应用线程并发执行，上下文切换可能导致应用线程与垃圾回收线程频繁争抢CPU资源。如果应用线程频繁获得CPU，垃圾回收线程推进缓慢，进而降低垃圾回收的整体效率。
- G1（Garbage - First）：
- G1使用分代收集和Region划分策略，并行回收不同Region。上下文切换同样会中断垃圾回收线程。G1的并发标记阶段和CMS类似，若频繁上下文切换，标记任务不能高效完成。
- G1在混合回收阶段，需要从不同Region中选择回收对象，上下文切换可能打乱选择策略的连续性，使得回收效率降低。例如，原本按照回收收益排序选择Region进行回收，上下文切换后可能需要重新评估。
- CMS（Concurrent Mark Sweep）：
- 停顿时间
- CMS：
- CMS有初始标记和重新标记两个短暂停顿阶段。上下文切换可能导致这两个阶段的停顿时间增加。在初始标记阶段，需要停顿应用线程来标记GC Roots直接关联的对象。若在这个阶段发生上下文切换，系统需要额外时间来保存和恢复线程状态，增加了停顿时间。
- 重新标记阶段是为了修正并发标记期间因应用程序继续运行而导致标记变动的那一部分对象的标记记录。上下文切换会干扰这个过程，导致重新标记时间变长，从而增加停顿时间。
- G1：
- G1的停顿时间主要集中在并发标记后的清理阶段，包括年轻代回收和混合回收。上下文切换可能影响清理过程中线程的执行连续性。例如，在年轻代回收时，如果发生上下文切换，垃圾回收线程对年轻代Region的回收不能一气呵成，会增加停顿时间。
- G1通过预测停顿时间来安排回收任务，上下文切换的不确定性可能导致实际停顿时间偏离预测值，特别是在高频率上下文切换场景下，可能使G1难以精准控制停顿时间。
- CMS：
结合垃圾回收算法原理阐述
- CMS算法原理：
- 初始标记：停顿应用线程，标记GC Roots直接可达对象。上下文切换增加了停顿时间，因为系统需要额外开销来保存和恢复线程状态。
- 并发标记：与应用线程并发标记可达对象。上下文切换使垃圾回收线程执行不连续，增加标记总时长。
- 重新标记：再次停顿应用线程，修正并发标记期间的变动。上下文切换干扰修正过程，延长停顿。
- 并发清除：与应用线程并发清除垃圾对象。上下文切换导致清除效率降低，若应用线程频繁抢占CPU，清除进度受阻。
- G1算法原理：
- 并发标记：与CMS类似，上下文切换影响标记效率。
- 年轻代回收：按计划回收年轻代Region。上下文切换打乱回收节奏，增加停顿时间。
- 混合回收：根据回收收益选择部分老年代Region与年轻代一起回收。上下文切换影响Region选择策略，降低回收效率，增加停顿时间。
针对特定应用场景选择垃圾回收器时上下文切换因素考量
- 高并发场景：
- 选择CMS：如果应用程序对吞吐量有一定要求，且能接受相对较长的并发标记阶段，CMS是一个选择。因为CMS在并发阶段与应用线程并发执行，能减少高并发场景下垃圾回收对应用线程的阻塞。但要注意控制上下文切换频率，例如通过调整线程优先级，尽量保证垃圾回收线程能持续运行，减少上下文切换带来的效率损耗。
- 选择G1：G1也适用于高并发场景，尤其是对内存使用有严格限制，需要控制停顿时间的情况。在高并发下，要优化系统配置，减少上下文切换，例如增加物理CPU核心数，减少线程竞争，使得G1能更高效地利用多线程进行垃圾回收，避免因上下文切换导致的停顿时间波动。
- 低延迟场景：
- 选择G1：G1通过预测停顿时间，能更好地满足低延迟需求。在这种场景下，要着重优化上下文切换，避免因上下文切换导致实际停顿时间超出预期。可以通过合理设置G1的参数，如调整堆内存大小、Region大小等，结合系统资源情况，降低上下文切换对垃圾回收停顿时间的影响。
- 不适合CMS：CMS的停顿时间相对较难控制，在低延迟场景下，上下文切换对其停顿时间的影响可能导致应用程序响应时间变长，所以不太适合低延迟场景。