JVM垃圾收集器详解

一、什么是JVM垃圾收集器

JVM垃圾收集器是Java虚拟机（JVM）的一部分，主要负责回收无用对象的内存空间。在JVM中，对象会被分配到堆（Heap）中，而当对象不再被引用时，它就成为了垃圾（Garbage），需要被JVM垃圾收集器回收。JVM垃圾收集器能够自动识别和回收无用的垃圾对象，从而为JVM的应用提供了内存管理的便利。

二、JVM垃圾收集器的类型

JVM垃圾收集器主要分为以下几种类型：

1. Serial垃圾收集器

Serial垃圾收集器是JVM自带的第一种垃圾收集器，它是一种单线程的垃圾收集器，即只有一个线程来完成垃圾回收的工作。Serial垃圾收集器使用复制算法来回收内存，它的特点是快速、简单、高效。但是，由于采用了复制算法，它需要额外的内存空间来存储复制后的对象，并且无法利用多CPU的优势，因此在大型应用中性能表现较差。

public class SerialDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            byte[] b = new byte[1024];
            list.add(b);
        }
    }
}

2. Parallel垃圾收集器

Parallel垃圾收集器是JVM自带的一种多线程的垃圾收集器，它采用的是复制算法。Parallel垃圾收集器的特点是能够利用多CPU的优势，从而在多核CPU架构下表现优异。但是，由于它需要划分出一个CPU来专门做垃圾回收的工作，因此对于单核CPU性能表现不佳。Parallel垃圾收集器还包括了ParallelOld垃圾收集器，它作为Parallel垃圾收集器的老年代版本，同样支持多线程垃圾回收。

public class ParallelDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            byte[] b = new byte[1024];
            list.add(b);
        }
    }
}

3. CMS垃圾收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾收集器是一种基于标记清除算法的垃圾收集器。CMS垃圾收集器能够在垃圾回收期间并发执行应用程序，从而使应用程序的停顿时间最小化。CMS的缺点是会产生大量的内存碎片，如果无法及时处理这些碎片，将会导致OOM（Out of Memory）异常。

public class CmsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            byte[] b = new byte[1024];
            list.add(b);
        }
    }
}

4. G1垃圾收集器

G1（Garbage First）垃圾收集器是一种基于分代算法的垃圾收集器。它可以将堆内存划分为各个小块（Region），并通过一系列算法来优化垃圾回收的效率，从而使G1垃圾收集器的性能在某些场景下显著优于其他垃圾收集器。G1垃圾收集器还有一个特点是可以在固定的时间内完成垃圾回收，从而使应用程序的停顿时间可控。

public class G1Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            byte[] b = new byte[1024];
            list.add(b);
        }
    }
}

三、JVM垃圾收集器的参数

除了上述四种常见的垃圾收集器之外，JVM还提供了一些垃圾收集器相关的参数，如下表所示：

四、JVM垃圾收集器的选择

在选择JVM垃圾收集器的时候，需要考虑应用程序的特点以及硬件环境等因素。下面列举了几个常见的选择场景：

1. 对延迟要求较高的应用程序

如果应用程序对延迟要求较高，可以选择CMS垃圾收集器，它能够在垃圾回收期间并发执行应用程序，从而尽可能地减少应用程序的停顿时间。

2. 对内存利用率要求较高的应用程序

如果应用程序对内存利用率要求较高，可以选择G1垃圾收集器，它能够将堆内存划分为各个小块，并通过一系列算法来优化垃圾回收的效率，从而尽可能地利用内存。

3. 对性能要求较高的应用程序

如果应用程序对性能要求较高，可以选择Parallel垃圾收集器或者G1垃圾收集器。这两种垃圾收集器都能够利用多CPU的优势，从而在多核CPU架构下表现优异。

五、总结

本文详细介绍了JVM垃圾收集器的类型、参数和选择场景等方面的内容。在实际开发中，我们需要根据应用程序的特点以及硬件环境等因素来选择合适的垃圾收集器，从而使应用程序的性能得到最优化的提升。