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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。
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。
3. CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器
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特点：老年代并发收集，响应时间优先。
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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。
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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。
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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。
4. G1（Garbage First）收集器
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特点：面向服务端，兼顾吞吐与低停顿。
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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。
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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。
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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。
5. ZGC（Z Garbage Collector）
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特点：低延迟收集器（Pause < 10ms），JDK11+。
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工作方式：Region + 并发标记 + 并发重定位，使用着色指针。
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优点：
- 停顿时间极短，<10ms。
- 支持大内存，最高达 16TB。
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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。
6. Shenandoah 收集器
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特点：OpenJDK 社区开发，低延迟收集器（Pause < 10ms），JDK12+。
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工作方式：Region 化 + 并发标记 + 并发压缩，支持并发整理堆。
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优点：
- 停顿时间短，几乎与堆大小无关。
- 支持压缩，内存碎片少。
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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。
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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