常见 GC 垃圾收集器对比分析

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Java 虚拟机中存在多种垃圾收集器，各有优劣，适用于不同的业务场景。下面我们对常见的几种垃圾收集器进行系统性梳理与对比，助你在日常开发与性能调优中游刃有余。

1. Serial 收集器（串行收集器）

• 特点：单线程、Stop The World。
• 工作方式：新生代使用复制算法，老年代使用标记-整理。
• 优点：实现简单，内存占用少，适合单核环境或内存较小的场景。
• 缺点：GC 期间所有用户线程停顿，影响体验。

✅ 适合场景：单核处理器、Client 端应用、小内存部署。

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2. ParNew 收集器

• 特点：Serial 的多线程版本，支持并行收集新生代。
• 工作方式：新生代使用复制算法，常与 CMS 搭配使用。
• 优点：多核 CPU 环境下比 Serial 更高效。
• 缺点：老年代仍需配合 CMS，否则效果一般。

✅ 适合场景：多核 CPU + CMS 收集器组合。

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3. CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器

• 特点：老年代并发收集，响应时间优先。
• 工作方式：标记-清除，采用“初始标记 → 并发标记 → 重新标记 → 并发清除”四步。

• 优点：

  • 并发回收，停顿时间短。
  • 用户线程与 GC 线程并发执行，提升响应性。

• 缺点：

  • 会产生内存碎片。
  • 可能出现“Concurrent Mode Failure”，需要预留空间进行 Full GC。

✅ 适合场景：对响应时间敏感的应用，如电商、交易系统。

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4. G1（Garbage First）收集器

• 特点：面向服务端，兼顾吞吐与低停顿。
• 工作方式：将堆划分为多个 Region，混合使用多种算法，采用并发标记 + 并发压缩。

• 优点：

  • 支持大堆（>4GB）。
  • 可预测的低延迟，GC 可配置暂停时间（-XX:MaxGCPauseMillis）。
  • 内存整理后无碎片。

• 缺点：

  • 单次 GC 性能略低于 CMS。
  • 调优复杂。

✅ 适合场景：对响应延迟和吞吐有双重要求的大型服务系统。

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5. ZGC（Z Garbage Collector）

• 特点：低延迟收集器（Pause < 10ms），JDK11+。
• 工作方式：Region + 并发标记 + 并发重定位，使用着色指针。

• 优点：

  • 停顿时间极短，<10ms。
  • 支持大内存，最高达 16TB。

• 缺点：

  • 暂不支持 Mac、JDK8。
  • 吞吐量稍逊于 G1。

✅ 适合场景：超大堆内存、低延迟系统，如金融风控、在线推荐系统。

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6. Shenandoah 收集器

• 特点：OpenJDK 社区开发，低延迟收集器（Pause < 10ms），JDK12+。
• 工作方式：Region 化 + 并发标记 + 并发压缩，支持并发整理堆。

• 优点：

  • 停顿时间短，几乎与堆大小无关。
  • 支持压缩，内存碎片少。

• 缺点：

  • 吞吐略低。
  • 需要额外 CPU 资源支持并发标记。

✅ 适合场景：注重低停顿、超大堆、追求实时体验的业务。

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GC 收集器对比总结表格

收集器	新生代算法	老年代算法	并发/并行	停顿时间	吞吐量	特点
Serial	复制	标记-整理	无	长	高	单线程，简单可靠
ParNew	复制	标记-整理	并行	中	高	CMS 搭档，支持多线程
CMS	复制	标记-清除	并发	短	高	响应快，但有内存碎片
G1	复制 + 整理	标记-整理	并行 + 并发	可调	中高	面向大内存，支持预测暂停
ZGC	标记-整理	标记-整理	全并发	极短	中	支持 16TB，大内存低延迟
Shenandoah	标记-整理	标记-整理	全并发	极短	中	停顿时间与堆大小无关

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