JVM 垃圾回收器（Garbage Collector, GC 收集器）

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一、什么是垃圾回收器？

垃圾回收器（GC）是 JVM 中的内存管理模块，负责自动回收不再被引用的对象，避免内存泄漏和内存溢出。

核心目标：自动化内存管理、提升系统性能、减少开发者手动干预。

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二、垃圾回收器分类（按代划分）

代区	回收器	特点
新生代（Young）	Serial	单线程，简单稳定，适合小内存和单核CPU
	ParNew	Serial的多线程版，常与CMS配合
	Parallel Scavenge	多线程，吞吐量优先，适合后台高并发应用
老年代（Old）	Serial Old	Serial的老年代版本
	Parallel Old	Parallel Scavenge的老年代版本，吞吐量优先
	CMS（Concurrent Mark Sweep）	并发回收，低停顿，适合对响应时间敏感的应用
	G1（Garbage First）	分区回收，低停顿，适合大堆内存和长时间运行的服务端应用
	ZGC / Shenandoah	低延迟、支持大堆，几乎无停顿（JDK11+ 支持）

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三、重点垃圾回收器详解

1️⃣ Serial GC（串行收集器）

• 单线程（GC 和用户线程互斥）
• 新生代：复制算法
• 老年代：标记-清除-压缩
• 特点：简单高效，适合单核、小堆内存场景

2️⃣ ParNew GC

• Serial的多线程版本（多CPU环境下性能提升）
• 通常与CMS搭配
• 适合并发不高但要求低停顿的场景

3️⃣ Parallel GC（吞吐量优先，吞吐型）

• 多线程
• 新生代和老年代都有 Parallel 版本
• 采用复制和标记-整理算法
• 特点：高吞吐，适合批处理、大数据量计算场景

4️⃣ CMS（Concurrent Mark Sweep）

• 并发低停顿，专为响应快设计
• 回收过程四阶段（初始标记、并发标记、重新标记、并发清除）
• 缺点：
  • 内存碎片
  • CPU 占用高
  • Full GC 代价大

5️⃣ G1（Garbage First）

• JDK9 推荐的服务器级垃圾收集器
• 将堆分为多个Region
• 预测停顿时间
• 混合回收（新生代+老年代一起）
• 减少 Full GC 频率
• 适合大内存、长时间运行的服务

6️⃣ ZGC（Zero GC） & Shenandoah（红帽）

• 超低延迟（Pause Time < 10ms）
• 支持大堆（数TB）
• 并发回收，几乎无 STW（Stop-The-World）
• 面向金融、电商、直播等对延迟极其敏感的场景

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四、GC 选择总结（面试建议速记）

GC 收集器	适用场景	特点
Serial	单核、Client端	简单稳定，单线程
ParNew	多CPU中配合CMS	多线程，低停顿
Parallel	高吞吐后台、大数据	吞吐优先，多线程
CMS	低延迟Web系统	并发回收，内存碎片多
G1	大内存服务端	分区，低停顿，预估时间
ZGC / Shenandoah	金融、直播、低延迟场景	几乎无停顿，支持大堆

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五、常见面试题总结

1️⃣ CMS 的优缺点？

• 优：低停顿，并发回收
• 缺：内存碎片，Full GC代价高

2️⃣ G1 和 CMS 区别？

• G1 按 Region 分区，预测停顿
• CMS 容易碎片，停顿不可控

3️⃣ ZGC 为什么几乎无停顿？

• 因为 ZGC 全程并发执行标记和清理
• 使用染色指针+读屏障，真正做到毫秒级停顿

4️⃣ 什么时候用 Parallel GC？

• 吞吐量优先场景，比如后台处理、大批量日志分析

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六、总结一条线（答题通用句式）

JVM 提供多款 GC 收集器，如 Serial、Parallel、CMS、G1、ZGC 等。
选择策略看业务需求：
- 吞吐优先选 Parallel
- 响应快选 CMS
- 大堆、低停顿选 G1
- 极致低延迟场景用 ZGC 或 Shenandoah