JVM垃圾回收器选择

垃圾回收器（Garbage Collector, GC）是 JVM 中负责自动管理内存的核心组件。不同的垃圾回收器适用于不同的应用场景，选择合适的垃圾回收器可以显著提升应用程序的性能和稳定性。以下是常见的垃圾回收器及其特点、适用场景和配置方法。

1. Serial GC

• 特点：
  • 单线程垃圾回收器。
  • 在垃圾回收时会暂停所有应用线程（Stop-The-World, STW）。
  • 适用于单核 CPU 或小型应用。
• 适用场景：
  • 客户端应用或小型应用。
  • 对延迟要求不高的场景。
• 启用参数：

  -XX:+UseSerialGC
  

2. Parallel GC（吞吐量优先）

• 特点：
  • 多线程垃圾回收器。
  • 关注吞吐量（Throughput），即最大化应用程序的运行时间。
  • 在年轻代和老年代都使用多线程进行垃圾回收。
• 适用场景：
  • 多核 CPU 环境。
  • 对吞吐量要求高、对延迟要求不高的场景（如批处理任务）。
• 启用参数：

  -XX:+UseParallelGC
  

• 相关参数：
  • -XX:ParallelGCThreads：设置并行 GC 的线程数。
  • -XX:MaxGCPauseMillis：设置最大 GC 停顿时间目标。
  • -XX:GCTimeRatio：设置吞吐量目标（GC 时间与总时间的比率）。

3. CMS GC（Concurrent Mark-Sweep）

• 特点：
  • 并发垃圾回收器，尽量减少 STW 时间。
  • 在垃圾回收的大部分阶段与应用线程并发执行。
  • 适用于对延迟敏感的应用。
• 适用场景：
  • 对延迟要求较高的应用（如 Web 服务）。
  • 老年代垃圾回收。
• 启用参数：

  -XX:+UseConcMarkSweepGC
  

• 相关参数：
  • -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：设置老年代使用率达到多少时触发 CMS GC。
  • -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：在 Full GC 时进行内存碎片整理。
  • -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：启用并行标记。

4. G1 GC（Garbage-First）

• 特点：
  • 面向低延迟的垃圾回收器。
  • 将堆内存划分为多个区域（Region），优先回收垃圾最多的区域。
  • 支持预测停顿时间。
• 适用场景：
  • 大内存应用（堆内存 > 4GB）。
  • 对延迟要求较高的应用。
• 启用参数：

  -XX:+UseG1GC
  

• 相关参数：
  • -XX:MaxGCPauseMillis：设置最大 GC 停顿时间目标（默认 200ms）。
  • -XX:G1HeapRegionSize：设置 G1 区域大小。
  • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：设置堆使用率达到多少时触发并发标记。

5. ZGC（Z Garbage Collector）

• 特点：
  • 低延迟垃圾回收器，STW 时间极短（通常 < 10ms）。
  • 支持超大堆内存（TB 级别）。
  • 并发执行大部分垃圾回收操作。
• 适用场景：
  • 对延迟要求极高的应用（如实时系统）。
  • 超大堆内存应用。
• 启用参数：

  -XX:+UseZGC
  

• 相关参数：
  • -XX:ZAllocationSpikeTolerance：设置分配尖峰的容忍度。
  • -XX:ZCollectionInterval：设置 ZGC 的回收间隔。

6. Shenandoah GC

• 特点：
  • 低延迟垃圾回收器，STW 时间与堆大小无关。
  • 并发执行垃圾回收操作。
  • 适用于对延迟敏感的应用。
• 适用场景：
  • 对延迟要求极高的应用。
  • 大内存应用。
• 启用参数：

  -XX:+UseShenandoahGC
  

• 相关参数：
  • -XX:ShenandoahGCHeuristics：设置 Shenandoah GC 的启发式策略。
  • -XX:ShenandoahPacingInterval：设置并发回收的间隔。

7. Epsilon GC（No-Op GC）

• 特点：
  • 不进行垃圾回收，仅分配内存。
  • 适用于测试和性能基准测试。
• 适用场景：
  • 测试环境。
  • 已知内存使用非常有限的应用。
• 启用参数：

  -XX:+UseEpsilonGC
  

8. 如何选择合适的垃圾回收器

选择垃圾回收器时，需要根据应用的具体需求和环境来决定：

1. 吞吐量优先：
   • 选择 Parallel GC。
   • 适用于批处理任务、科学计算等场景。
2. 低延迟优先：
   • 选择 G1 GC、ZGC 或 Shenandoah GC。
   • 适用于 Web 服务、实时系统等对延迟敏感的场景。
3. 大内存应用：
   • **选择 **G1 GC、ZGC 或 Shenandoah GC。
   • 适用于堆内存较大的应用。
4. 测试和基准测试：
   • 选择 Epsilon GC。
   • 适用于测试环境。

9. 垃圾回收器选择示例

假设你有一个对延迟要求较高的 Web 服务，堆内存为 16GB，可以选择以下配置：

-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:G1HeapRegionSize=32m

如果堆内存更大（如 64GB），且对延迟要求极高，可以选择 ZGC：

-XX:+UseZGC -XX:ZAllocationSpikeTolerance=5

10. 总结

选择合适的垃圾回收器需要综合考虑应用的性能需求、堆内存大小、硬件环境等因素。通过合理配置垃圾回收器，可以有效提升应用的吞吐量和降低延迟。如果你有具体的应用场景或问题，可以进一步讨论！