Java 中常见的垃圾收集器有哪些？

Java 中常见的垃圾收集器

Java 提供了多种垃圾收集器（Garbage Collector, GC），每种收集器针对不同的应用场景和需求进行了优化。以下是常见的垃圾收集器及其特点。

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1. Serial 收集器

特点

• 单线程工作，适合单核 CPU 环境。
• 使用 标记-复制算法（新生代）和 标记-整理算法（老年代）。
• 优点：
  • 简单高效，在小型应用中性能稳定。
• 缺点：
  • 停顿时间长（STW 明显），不适合多线程环境。

使用场景

• 单线程程序或小型 Java 应用。

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2. Parallel 收集器

特点

• 多线程并行收集，适合多核 CPU。
• 新生代使用 复制算法，老年代使用 标记-整理算法。
• 可通过 -XX:ParallelGCThreads 参数设置并行线程数。
• 优点：
  • 注重吞吐量（即减少 GC 总时间）。
• 缺点：
  • 对暂停时间要求较高的场景不适合。

使用场景

• 后台处理任务，注重吞吐量的应用。

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3. CMS（Concurrent Mark-Sweep）收集器

特点

• 以 低延迟 为目标的收集器。
• 使用 标记-清除算法。
• 优点：
  • GC 与用户线程并发执行，降低停顿时间。
• 缺点：
  • 会产生内存碎片。
  • 对 CPU 资源敏感，并发阶段可能影响性能。

使用场景

• 对响应时间要求高的应用，如 Web 服务。

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4. G1（Garbage First）收集器

特点

• 将堆内存划分为多个固定大小的区域（Region）。
• 采用 分区算法，优先回收垃圾最多的区域。
• 优点：
  • 控制停顿时间，通过 -XX:MaxGCPauseMillis 设置最大停顿时间。
  • 减少全堆扫描，内存碎片少。
• 缺点：
  • 实现复杂，调优成本较高。

使用场景

• 大型内存、多核 CPU、高实时性要求的应用。

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5. ZGC（Z Garbage Collector）

特点

• 极低延迟（停顿时间通常在 10ms 以下）。
• 支持大堆内存（最大支持 16TB）。
• 使用 标记-复制算法。
• 优点：
  • 停顿时间与堆大小无关。
  • 高效处理大内存场景。
• 缺点：
  • CPU 开销较高。

使用场景

• 超大内存应用，对延迟敏感的系统。

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6. Shenandoah 收集器

特点

• 目标是实现 低延迟 和 高吞吐量 的平衡。
• 使用并发压缩技术减少停顿时间。
• 优点：
  • 停顿时间更低（与 G1 相比）。
• 缺点：
  • 适配性不如 G1。

使用场景

• 需要更低停顿时间的高性能系统。

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7. 总结

收集器	算法	目标	优点	缺点	适用场景
Serial	标记-复制/标记-整理	高吞吐量	简单稳定	单线程，停顿时间长	单线程、小型应用
Parallel	标记-复制/标记-整理	高吞吐量	并行收集，性能高	停顿时间较长	多线程任务，注重吞吐量
CMS	标记-清除	低延迟	并发执行，响应时间快	内存碎片，CPU 开销大	响应时间敏感的服务
G1	分区算法	低停顿	控制停顿时间，减少碎片	调优复杂	大内存、高实时性应用
ZGC	标记-复制	极低延迟	停顿时间与堆大小无关	CPU 消耗大	超大内存，低延迟系统
Shenandoah	并发标记-整理	低延迟	更低停顿时间	实现复杂，适配性较弱	低延迟高性能系统

• 现代 Java 默认推荐使用 G1 收集器，JDK 11 开始 ZGC 和 Shenandoah 提供更优的延迟选项。