Java 中有多种垃圾回收器(Garbage Collector,GC),它们主要负责在运行时自动管理Java程序中的内存分配和释放。不同的垃圾回收器有不同的实现策略和适用场景。
1. Serial GC(串行垃圾回收器)
Serial GC 是一种基于标记-复制算法的垃圾回收器。它通过暂停应用程序的所有线程来执行垃圾回收操作,因此也被称为“Stop-The-World”垃圾回收器。在垃圾回收过程中,Serial GC 使用单个线程来扫描和回收堆内存中的对象,这样可以简化实现并减少系统开销,但也导致了较长的停顿时间。由于其简单性和低系统开销,Serial GC 通常适用于小型应用和开发环境。
2. Parallel GC(并行垃圾回收器)
Parallel GC 是 Serial GC 的并行版本,它利用多个线程来并行执行垃圾回收操作,以提高回收效率。Parallel GC 适用于多核处理器和需要高吞吐量的大型应用场景。与 Serial GC 类似,Parallel GC 也使用“Stop-The-World”机制进行垃圾回收,因此会造成较长的停顿时间。
3. CMS GC(Concurrent Mark-Sweep GC)
CMS GC 是一种以减少停顿时间为目标的垃圾回收器。它采用并发的方式执行垃圾回收操作,尽量减少应用程序的停顿时间。CMS GC 主要分为标记阶段和清除阶段两个阶段,其中标记阶段通过多线程并发地标记出所有活跃对象,而清除阶段则暂停部分应用程序线程,清除未标记的对象。CMS GC 适用于对停顿时间有较高要求的中大型应用场景。
4. G1 GC(Garbage-First GC)
G1 GC 是一种面向大堆内存和低停顿时间的垃圾回收器。它将堆内存划分成多个大小相等的区域,并使用一种叫做“Garbage-First”的算法来进行垃圾回收。G1 GC 会动态调整每个区域的大小,并在回收时优先选择含有垃圾最多的区域进行回收,以尽量减少停顿时间。G1 GC 适用于大堆内存和对停顿时间有严格要求的应用场景。
5. ZGC(Z Garbage Collector)
ZGC 是一种低延迟的垃圾回收器,设计目标是实现毫秒级的停顿时间。ZGC 使用柔性内存管理的技术,并通过并发执行垃圾回收操作来最小化停顿时间。ZGC 适用于需要低停顿时间的大型应用场景,例如金融交易系统和在线游戏等。
6. Shenandoah GC
Shenandoah GC 是一种实现低延迟的垃圾回收器,类似于 ZGC,它也采用了柔性内存管理的技术,并通过并发执行垃圾回收操作来最小化停顿时间。Shenandoah GC 适用于需要低延迟的大型应用场景,但与 ZGC 不同的是,它在某些情况下可能会牺牲一定的吞吐量。
7. Epsilon GC
Epsilon GC 是一种极简化的垃圾回收器,它并不执行任何实际的垃圾回收操作。Epsilon GC 主要用于性能测试和调试,或者在内存充足且不需要垃圾回收的情况下使用。使用 Epsilon GC 可以避免因为垃圾回收带来的停顿时间和系统开销,适用于一些特定的测试和开发场景。
8. Shenandoah GC
Shenandoah GC 是一种实现低延迟的垃圾回收器,它的设计目标是实现毫秒级的停顿时间。与之前提到的其他低延迟垃圾回收器相比,Shenandoah GC 强调在任何堆大小下都能提供稳定的低停顿时间,不会因为堆的增大而导致停顿时间的显著增加。Shenandoah GC 使用了多个并发阶段来执行垃圾回收操作,包括并发标记、并发预清理、并发标记更新和并发整理等阶段,从而最小化了应用程序的停顿时间。Shenandoah GC 适用于需要低延迟和稳定性的大型应用场景,例如金融交易系统和在线游戏等。
9. ZGC
ZGC 是一种低延迟的垃圾回收器,它的设计目标是实现毫秒级的停顿时间。ZGC 使用了柔性内存管理的技术,并通过并发执行所有的垃圾回收操作来最小化停顿时间。与 Shenandoah GC 类似,ZGC 也强调在任何堆大小下都能提供稳定的低停顿时间,并且不会因为堆的增大而导致停顿时间的显著增加。ZGC 适用于需要极低延迟的大型应用场景,例如金融交易系统和在线游戏等。
如何选择垃圾回收器?
选择合适的垃圾回收器取决于应用程序的性能需求、内存配置以及运行环境等因素。一般来说,如果应用程序对延迟要求较高,则应选择低延迟的垃圾回收器,例如 G1 GC、ZGC 或 Shenandoah GC;如果应用程序对吞吐量要求较高,则可以选择并行垃圾回收器,例如 Parallel GC。在选择垃圾回收器时,还需要考虑到内存大小、硬件配置和操作系统等因素,以最大程度地提高Java应用程序的性能和稳定性。