一、Serial 串行垃圾回收器
1. 定义与运行机制
Serial 是最基础、单线程垃圾收集器，分为Serial Young（新生代）+ Serial Old（老年代）。
- 全程只有1 条 GC 线程执行垃圾回收；
- 只要开始 GC，全部业务用户线程 STW 暂停，GC 完成后业务线程才能恢复；
- 新生代使用复制算法，老年代使用标记 - 压缩算法。
2. 特点
- 单线程回收，没有多线程竞争，内存开销极小；
- 简单高效，资源占用低，适合 CPU 核心少的机器；
- STW 停顿时间长，堆越大，停顿越严重。
3. 适用场景
- JDK 客户端模式默认收集器；
- 单核、双核低配置机器、嵌入式设备；
- 堆内存很小的小程序、本地测试工具。
二、Parallel 并行垃圾回收器（Parallel GC）
1. 定义与运行机制
全称 Parallel Throughput，JDK 服务端默认收集器，分为 Parallel Young + Parallel Old。
- GC 阶段使用多条 GC 线程并行工作，充分利用多核 CPU；
- GC 期间依然会全部用户线程 STW 暂停，只是 GC 内部多线程提速；
- 新生代复制算法，老年代标记压缩；
- 核心目标：最大化吞吐量（吞吐量 = 业务运行时间 / 总运行时间）。
2. 特点
- 多核机器下 GC 速度远快于 Serial；
- 可设置吞吐量目标，JVM 自动调整堆大小、GC 频率；
- 牺牲停顿时间换取吞吐量，不控制单次 STW 时长，大堆下单次停顿会很久。
3. 适用场景
- 后台批处理、大数据离线任务；
- 对响应延迟不敏感、追求高吞吐量的业务；
- JDK8 之前服务端默认收集器。
三、CMS 并发标记清除收集器（Concurrent Mark Sweep）
1. 定义与运行机制
CMS 是第一款并发低延迟 收集器，只负责老年代回收，新生代搭配 Parallel Young 使用。 核心设计：GC 标记阶段和用户业务线程并发执行，大幅缩短 STW 暂停时间。 整体分为 6 个阶段，只有 3 个阶段会 STW：
- 初始标记（STW）：快速标记 GC Roots 直接可达对象；
- 并发标记（不暂停）：GC 线程和业务线程同时运行，遍历所有存活对象；
- 并发预清理（不暂停）；
- 重新标记（STW）：修正并发阶段新增 / 变动的引用，防止漏标；
- 并发清理（不暂停）：并行回收垃圾对象；
- 并发重置（不暂停）：清空标记数据，准备下一次 GC。
2. 核心特点与痛点
优点
- 大部分阶段并发执行，STW 停顿很短，追求低延迟；
- 适合需要快速响应的线上业务。
致命缺点（面试高频考点）
- 标记清除算法，产生大量内存碎片；内存碎片化严重时，分配大对象失败，直接触发 Full GC；
- 并发失败：并发清理时堆内存占用过快，预留空间不足，CMS 无法完成并发回收，退化串行 Full GC，长时间 STW；
- 需要预留一部分堆内存给并发 GC 使用，内存利用率低；
- 维护三色标记、浮动垃圾，带来额外 CPU 开销。
3. 适用场景
- 互联网线上业务、接口服务，要求低延迟、短 GC 停顿；
- JDK8 广泛使用，JDK9 后被 G1 替代，JDK14 彻底废弃 CMS。
四、三者核心横向对比（面试加分）
表格
| 收集器 | GC 线程 | 用户线程 STW | 核心目标 | 算法 | 主要缺陷 |
|---|---|---|---|---|---|
| Serial 串行 | 单线程 GC | GC 全程暂停 | 最小内存开销 | 复制 + 标记压缩 | 多核机器 GC 速度慢，停顿久 |
| Parallel 并行 | 多线程 GC | GC 全程暂停 | 最大化吞吐量 | 复制 + 标记压缩 | 不控制停顿，大堆 STW 很长 |
| CMS 并发 | 多线程 GC，标记 / 清理与业务并发 | 仅初始、重新标记短暂暂停 | 低延迟、短 STW | 标记清除 | 内存碎片、并发失败、浮动垃圾 |
五、一句话总结收尾
Serial 单线程、资源消耗最低，适合小内存单核设备；Parallel 多线程并行回收，追求高吞吐量，适合离线批处理；CMS 实现 GC 与业务线程并发，大幅缩短 STW 停顿，主打低延迟，但存在内存碎片、并发失败等问题，后续被 G1 替代。