垃圾回收器分类概述

• 新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
• 老年代收集器：Serial Old、Parallel Old、CMS
• 整堆收集器（或分代、不分代）：G1、ZGC、Shenandoah

各垃圾回收器特点

• 串行垃圾回收器 (Serial GC / Serial Old)

  • 特点：单线程执行垃圾回收，在进行垃圾回收时会暂停所有应用线程（Stop-The-World, STW）。
  • 适用场景：适用于单核 CPU 环境或内存较小的应用（如客户端模式下的 JVM），因为其实现简单，开销较小。不适合多核环境和大内存应用，因为 STW 时间较长。

• 并行垃圾回收器 (Parallel Scavenge / Parallel Old / ParNew)

  • 特点：多线程执行垃圾回收，在进行垃圾回收时也会暂停所有应用线程。Parallel Scavenge 关注吞吐量，ParNew 是 Serial 的多线程版本，通常与 CMS 配合使用。
  • 适用场景：适用于多核 CPU 环境。更侧重于达到高吞吐量（Throughput），适合批处理、后台作业等对暂停时间不敏感的应用。

• 并发标记扫描垃圾回收器 (CMS Garbage Collector)

  • 特点：以最小化 STW 时间为目标，采用并发标记和并发清除阶段，使得大部分垃圾回收工作可以与应用线程一起执行。
  • 优点：低延迟，适合对响应时间有较高要求的应用。
  • 缺点：容易产生内存碎片，当碎片过多时可能触发 Full GC 进行碎片整理，此时会导致较长的 STW。此外，CMS 在并发执行时会占用一部分 CPU 资源，对吞吐量有一定影响。

• G1 垃圾回收器 (G1 Garbage Collector)

  • 特点：JDK 7 中推出，JDK 9 中成为默认垃圾回收器。它将堆内存划分为多个大小相等的区域（Region），以增量方式进行回收。具备可预测的暂停时间模型，允许用户设置期望的 STW 目标。
  • 适用场景：适用于大内存（通常建议 4GB 以上）和多核 CPU 环境。旨在替代 CMS，提供更低的暂停时间和更好的吞吐量平衡。适合大数据量、需要软实时响应的应用。

• ZGC (The Z Garbage Collector) / Shenandoah GC

  • 特点：ZGC (JDK 11 推出)、Shenandoah (JDK 12 推出) 是超低延迟的垃圾回收器。它们的目标是将 STW 时间控制在极低的水平（通常在 10ms 以下），即使在处理 TB 级别的堆内存时也能保持低延迟。
  • 适用场景：适用于对响应时间有极高要求的应用，如金融交易系统、大数据实时分析等。
  • 限制：目前只支持较新的 JDK 版本，且可能存在一些不成熟的特性或配置复杂度。

垃圾回收器选择依据

综合以上特点，选择垃圾回收器时可以遵循以下原则：

1. 根据硬件资源判断：

   • 单核 CPU 或内存较小 (MB 级别)：选择 Serial GC，简单高效。
   • 多核 CPU 且内存适中 (GB 级别)：可以考虑 Parallel 系列（追求高吞吐量）或 CMS（追求低延迟）。

2. 根据业务类型和性能目标判断：

   • 追求高吞吐量 (Throughput)：如果应用是批处理任务、数据分析等后台作业，对单次停顿时间不敏感，更关注单位时间内完成的工作量，则选择 Parallel Scavenge 和 Parallel Old 组合。
   • 追求低延迟 (Low Latency)：如果应用是实时交易系统、Web 服务等需要快速响应的应用，对 STW 时间非常敏感，则优先选择 CMS、G1、ZGC 或 Shenandoah。

3. 根据堆内存大小判断：

   • 小堆内存 (几百 MB 到 1-2 GB)：Serial、Parallel、CMS 都能很好地工作。
   • 中大堆内存 (4GB 到几十 GB)：G1 是一个很好的通用选择，能够平衡吞吐量和延迟。
   • 超大堆内存 (几十 GB 到 TB 级别)：ZGC 或 Shenandoah 是最佳选择，它们旨在解决超大堆内存下的超低延迟问题。

4. 根据 JDK 版本判断：

   • JDK 8 及以前：Parallel 系列是默认的，CMS 也是常用选择。G1 在 JDK 7 引入，JDK 8 中逐渐成熟。
   • JDK 9 及以后：G1 成为默认垃圾回收器。
   • JDK 11 及以后：可以考虑使用 ZGC。
   • JDK 12 及以后：可以考虑使用 Shenandoah。