JVM垃圾收集器詳解

一、什麼是JVM垃圾收集器

JVM垃圾收集器是Java虛擬機（JVM）的一部分，主要負責回收無用對象的內存空間。在JVM中，對象會被分配到堆（Heap）中，而當對象不再被引用時，它就成為了垃圾（Garbage），需要被JVM垃圾收集器回收。JVM垃圾收集器能夠自動識別和回收無用的垃圾對象，從而為JVM的應用提供了內存管理的便利。

二、JVM垃圾收集器的類型

JVM垃圾收集器主要分為以下幾種類型：

1. Serial垃圾收集器

Serial垃圾收集器是JVM自帶的第一種垃圾收集器，它是一種單線程的垃圾收集器，即只有一個線程來完成垃圾回收的工作。Serial垃圾收集器使用複製算法來回收內存，它的特點是快速、簡單、高效。但是，由於採用了複製算法，它需要額外的內存空間來存儲複製後的對象，並且無法利用多CPU的優勢，因此在大型應用中性能表現較差。

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自帶的一種多線程的垃圾收集器，它採用的是複製算法。Parallel垃圾收集器的特點是能夠利用多CPU的優勢，從而在多核CPU架構下表現優異。但是，由於它需要劃分出一個CPU來專門做垃圾回收的工作，因此對於單核CPU性能表現不佳。Parallel垃圾收集器還包括了ParallelOld垃圾收集器，它作為Parallel垃圾收集器的老年代版本，同樣支持多線程垃圾回收。

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）垃圾收集器是一種基於標記清除算法的垃圾收集器。CMS垃圾收集器能夠在垃圾回收期間並發執行應用程序，從而使應用程序的停頓時間最小化。CMS的缺點是會產生大量的內存碎片，如果無法及時處理這些碎片，將會導致OOM（Out of Memory）異常。

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）垃圾收集器是一種基於分代算法的垃圾收集器。它可以將堆內存劃分為各個小塊（Region），並通過一系列算法來優化垃圾回收的效率，從而使G1垃圾收集器的性能在某些場景下顯著優於其他垃圾收集器。G1垃圾收集器還有一個特點是可以在固定的時間內完成垃圾回收，從而使應用程序的停頓時間可控。

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垃圾收集器的參數

除了上述四種常見的垃圾收集器之外，JVM還提供了一些垃圾收集器相關的參數，如下表所示：

四、JVM垃圾收集器的選擇

在選擇JVM垃圾收集器的時候，需要考慮應用程序的特點以及硬件環境等因素。下面列舉了幾個常見的選擇場景：

1. 對延遲要求較高的應用程序

如果應用程序對延遲要求較高，可以選擇CMS垃圾收集器，它能夠在垃圾回收期間並發執行應用程序，從而儘可能地減少應用程序的停頓時間。

2. 對內存利用率要求較高的應用程序

如果應用程序對內存利用率要求較高，可以選擇G1垃圾收集器，它能夠將堆內存劃分為各個小塊，並通過一系列算法來優化垃圾回收的效率，從而儘可能地利用內存。

3. 對性能要求較高的應用程序

如果應用程序對性能要求較高，可以選擇Parallel垃圾收集器或者G1垃圾收集器。這兩種垃圾收集器都能夠利用多CPU的優勢，從而在多核CPU架構下表現優異。

五、總結

本文詳細介紹了JVM垃圾收集器的類型、參數和選擇場景等方面的內容。在實際開發中，我們需要根據應用程序的特點以及硬件環境等因素來選擇合適的垃圾收集器，從而使應用程序的性能得到最優化的提升。