当使用CMS（Concurrent Mark-Sweep）垃圾收集器时，”Concurrent Mode Failure” 是指在CMS尝试以并发模式执行老年代的垃圾回收时，由于老年代空间不足而无法完成该过程，导致不得不触发一次Full GC。
这种情况下触发的Full GC通常是单线程的原因主要与CMS的设计目标和实现机制有关：
CMS的工作原理
CMS旨在通过并发标记和清除阶段来减少“Stop-the-World”事件的发生，从而降低GC停顿时间，特别适合那些对响应时间敏感的应用程序。它的主要工作流程包括初始标记、并发标记、重新标记和并发清除等几个阶段。
Concurrent Mode Failure发生的原因
- 当CMS正在进行并发标记或清除操作时，如果应用程序创建对象的速度超过了CMS清理老年代中死亡对象的速度，并且老年代的空间不足以容纳新创建的对象时，就会发生Concurrent Mode Failure。
- 这种情况通常发生在高分配速率下，即应用正在快速分配大量短期对象，导致年轻代GC频繁触发，进而促使一些对象提前晋升到老年代，超出了CMS能够及时处理的能力范围。
单线程Full GC的原因
- 简化设计：CMS的主要优化点在于减少停顿时间，特别是在并发标记和清除阶段。对于极少发生的Concurrent Mode Failure场景，设计者可能选择了一个相对简单的解决方案，即采用单线程Full GC，而不是为这种特殊情况专门设计一个多线程版本，这样可以保持CMS的整体复杂度较低。
- 资源竞争考虑：在发生Concurrent Mode Failure时，系统已经处于一种较为紧张的状态——老年代接近满载，此时如果启动多线程进行Full GC，可能会加剧系统资源的竞争，尤其是CPU资源的竞争，反而可能导致性能下降。
- 避免碎片化问题：虽然多线程可以加快Full GC的速度，但它也可能引入额外的复杂性，如对象移动后的引用更新问题，以及可能导致更高的内存碎片化。单线程Full GC可以通过更简单的方式完成对象的压缩，有助于维持堆的紧凑性和减少后续GC的压力。
- 历史原因：早期的JVM实现中，CMS在面对Concurrent Mode Failure时采用了单线程Full GC策略，尽管后来的技术进步使得多线程Full GC成为可能，但为了向后兼容以及考虑到上述因素，这一特性被保留了下来。
综上所述，CMS在遭遇Concurrent Mode Failure时执行单线程Full GC主要是出于简化设计、管理资源竞争、控制内存碎片化等方面的考虑。
虽然这可能导致在这种特定情况下GC暂停时间较长，但对于大多数预期中的应用场景而言，CMS仍然能提供较好的低延迟表现。
然而，在现代JVM版本中，随着G1等新一代垃圾收集器的发展，这些问题得到了不同程度的改善。
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