Java JVM 垃圾回收器（一）：经典垃圾回收器经典垃圾回收器和现代垃圾回收器 CMS 及以后的垃圾回收器被称为“现代

经典垃圾回收器和现代垃圾回收器

CMS 及以后的垃圾回收器被称为“现代垃圾回收器”，CMS 之前的通常称为“传统垃圾回收器”或“经典垃圾回收器”。

为什么这样区分？

1. 并发与低停顿

传统垃圾回收器（如 Serial GC、Parallel GC）在回收时会长时间 Stop-The-World（STW），所有应用线程暂停，影响响应速度。
现代垃圾回收器（从 CMS 开始，如 CMS、G1、ZGC、Shenandoah）引入了并发标记、并发清理等机制，GC 线程和应用线程可以同时工作，大大降低了停顿时间，提升了应用的响应性。

2. 适应多核和大堆

现代 GC 更好地支持多核 CPU 和大内存堆，能在大规模服务端场景下保持良好性能。

3. 更智能的算法

现代 GC 引入了三色标记法、SATB、分区回收、预测停顿等更智能的算法和机制，能更好地平衡吞吐量与延迟。

总结

CMS 之前：Serial GC、Parallel GC，称为“传统”或“经典”垃圾回收器，特点是全停顿、简单高效但不适合低延迟场景。
CMS 及以后：CMS、G1、ZGC、Shenandoah，称为“现代垃圾回收器”，特点是并发、低停顿、适合大堆和多核环境。

本质区别：
现代垃圾回收器的目标是降低应用停顿时间，提高响应性和可扩展性，而传统垃圾回收器更关注实现简单和吞吐量。

Serial GC（串行回收器）

Serial GC（串行回收器）是 Java 虚拟机中最简单的一种垃圾回收器。它的特点是所有垃圾回收操作都由单线程完成，在回收期间会暂停所有应用线程（Stop-The-World），直到回收结束。

一、适用场景

适合单核 CPU、小内存、对延迟要求不高的应用（如嵌入式、客户端、测试环境）。
在服务器端或多核环境下不推荐使用。

二、运行机制和原理

1. 新生代回收（Minor GC）

采用复制算法（Copying） ：
- 新生代（Young Generation）分为 Eden 区和两个 Survivor 区（S0、S1）。
- 大部分对象在 Eden 区分配。
- 当 Eden 区满时，触发 Minor GC。
- 存活对象从 Eden 和 From Survivor 区复制到 To Survivor 区，年龄增加，达到阈值晋升到老年代。
- 整个过程只有一个 GC 线程，所有应用线程暂停。

2. 老年代回收（Major/Full GC）

采用标记-整理算法（Mark-Compact） ：
- 首先标记所有存活对象。
- 然后将存活对象向一端移动，清理无效空间，避免内存碎片。
- 依然是单线程，所有应用线程暂停。

3. Stop-The-World

无论 Minor GC 还是 Major/Full GC，Serial GC 都会暂停所有应用线程，直到回收完成。

三、优缺点

优点

实现简单，稳定可靠。
在单核、小堆环境下，GC 开销低，性能反而不错。

缺点

单线程，无法利用多核 CPU。
GC 停顿时间长，应用不可用，影响用户体验。
不适合高并发、大内存、对响应时间敏感的场景。

四、如何启用

显式指定参数：-XX:+UseSerialGC
在单核或小内存环境下，JVM 可能自动选择 Serial GC。

五、总结

Serial GC 是最基础的垃圾回收器，所有回收工作由单线程完成，回收期间应用完全暂停。
适合资源有限、对延迟不敏感的场景。
现代服务器端应用一般不推荐使用。

六、日志分析

下面是一个典型的 Serial GC（串行回收器）GC 日志样例（加上 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps 参数）：

2024-06-10T15:30:12.123+0800: 0.123: [GC (Allocation Failure) 
    [DefNew: 6144K->512K(6144K), 0.0056789 secs] 
    6144K->1536K(19840K), 0.0057890 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

2024-06-10T15:30:13.456+0800: 1.456: [Full GC (Ergonomics) 
    [Tenured: 1024K->512K(13696K), 0.0101234 secs] 
    2560K->512K(19840K), [Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)], 0.0102345 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

日志说明

[GC (Allocation Failure) ...]：Minor GC（新生代回收），原因是分配失败。
[DefNew: 6144K->512K(6144K), ...]：新生代（DefNew）从 6144K 回收到 512K，总容量 6144K。
6144K->1536K(19840K)：整个堆从 6144K 回收到 1536K，总容量 19840K。
[Full GC (Ergonomics) ...]：Full GC（包括老年代），原因是 JVM Ergonomics（自适应调整）。
[Tenured: 1024K->512K(13696K), ...]：老年代（Tenured）从 1024K 回收到 512K，总容量 13696K。
[Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)]：元空间使用情况。
user/sys/real：GC 期间的用户态、内核态和实际耗时。

下面对 Serial GC 日志样例的每一部分做详细解释：

日志样例

2024-06-10T15:30:12.123+0800: 0.123: [GC (Allocation Failure) 
    [DefNew: 6144K->512K(6144K), 0.0056789 secs] 
    6144K->1536K(19840K), 0.0057890 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

1. `2024-06-10T15:30:12.123+0800: 0.123:`

2024-06-10T15:30:12.123+0800：GC 发生的日期和时间。
0.123: ：JVM 启动后的时间（秒），即本次 GC 发生在 JVM 启动后 0.123 秒。

2. `[GC (Allocation Failure)`

[GC：表示一次 Minor GC（新生代回收）。
(Allocation Failure) ：GC 触发原因，这里是因为新生代空间不足，无法分配新对象。

3. `[DefNew: 6144K->512K(6144K), 0.0056789 secs]`

DefNew：新生代（Default New Generation）。
6144K->512K(6144K) ：GC 前新生代使用 6144K，GC 后剩 512K，总容量 6144K。
0.0056789 secs：新生代回收耗时约 5.7 毫秒。

4. `6144K->1536K(19840K), 0.0057890 secs]`

6144K->1536K(19840K) ：GC 前整个堆使用 6144K，GC 后剩 1536K，总容量 19840K。
0.0057890 secs：整个 GC 过程耗时约 5.8 毫秒。

5. `[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]`

user=0.01：用户态 CPU 时间（0.01 秒）。
sys=0.00：内核态 CPU 时间（0.00 秒）。
real=0.01 secs：GC 实际耗时（0.01 秒）。

Full GC 日志示例

2024-06-10T15:30:13.456+0800: 1.456: [Full GC (Ergonomics) 
    [Tenured: 1024K->512K(13696K), 0.0101234 secs] 
    2560K->512K(19840K), [Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)], 0.0102345 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

1. `[Full GC (Ergonomics)`

Full GC：表示一次 Full GC（包括老年代和新生代）。
(Ergonomics) ：GC 触发原因，这里是 JVM 自适应调整。

2. `[Tenured: 1024K->512K(13696K), 0.0101234 secs]`

Tenured：老年代。
1024K->512K(13696K) ：GC 前老年代使用 1024K，GC 后剩 512K，总容量 13696K。
0.0101234 secs：老年代回收耗时约 10 毫秒。

3. `2560K->512K(19840K)`

2560K->512K(19840K) ：GC 前整个堆使用 2560K，GC 后剩 512K，总容量 19840K。

4. `[Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)]`

Metaspace：元空间（存放类元数据）。
3500K->3500K(1056768K) ：GC 前后元空间使用 3500K，总容量 1056768K（未回收）。

5. `0.0102345 secs`

整个 Full GC 过程耗时约 10 毫秒。

Parallel GC（并行回收器/吞吐量优先 GC）

一、什么是 Parallel GC？

Parallel GC（也叫吞吐量优先 GC、Throughput Collector）是一种多线程并行执行垃圾回收任务的回收器。
它的目标是最大化应用的吞吐量，即让应用程序花更多时间做“正事”，而不是做 GC。

JDK8 默认的垃圾回收器就是 Parallel GC。
主要参数：-XX:+UseParallelGC（新生代），-XX:+UseParallelOldGC（老年代）。

二、运行机制和原理

1. 新生代回收（Minor GC）

采用复制算法（Copying） ，与 Serial GC 类似，但回收过程由多个 GC 线程并行完成。
新生代分为 Eden 区和两个 Survivor 区（S0、S1）。
当 Eden 区满时，触发 Minor GC。
存活对象从 Eden 和 From Survivor 区复制到 To Survivor 区，年龄增加，达到阈值晋升到老年代。
多个 GC 线程同时工作，大大加快回收速度。

2. 老年代回收（Major/Full GC）

采用多线程标记-整理算法（Parallel Mark-Compact） 。
标记所有存活对象，然后将其整理到一端，清理无效空间，避免内存碎片。
老年代的回收同样是多线程并行完成（需开启 -XX:+UseParallelOldGC，JDK8 默认开启）。

3. Stop-The-World

无论 Minor GC 还是 Major/Full GC，Parallel GC 都会暂停所有应用线程，直到回收完成。
但由于回收过程是多线程并行，GC 停顿时间比 Serial GC 短很多，尤其在多核 CPU 上优势明显。

三、优缺点

优点

高吞吐量：GC 线程并行，回收速度快，应用可用时间比例高。
适合多核服务器：能充分利用多核 CPU 的计算能力。
实现稳定，适合大多数通用场景。

缺点

GC 停顿依然存在：所有回收过程都 Stop-The-World，不适合对延迟极敏感的应用。
不支持并发回收：应用线程和 GC 线程不能同时运行。

四、常用参数

-XX:+UseParallelGC：启用并行新生代回收（默认 JDK8）。
-XX:+UseParallelOldGC：启用并行老年代回收（JDK8 默认）。
-XX:ParallelGCThreads=N：设置 GC 线程数（默认与 CPU 核心数相关）。
-XX:MaxGCPauseMillis=xxx：期望最大 GC 停顿时间（JVM 尽量满足，但不保证）。

五、适用场景

多核服务器、对吞吐量要求高、对单次停顿时间要求不高的应用。
批处理、数据分析、后台服务等。

六、总结

Parallel GC 是多线程并行执行的 Stop-The-World 回收器，追求高吞吐量。
新生代和老年代都能并行回收，适合多核、高吞吐场景。
不适合对延迟极敏感的应用（如金融、实时系统），这些场景建议用 G1、ZGC、Shenandoah 等低停顿 GC。

七、日志分析

下面是一个典型的 Parallel GC（吞吐量优先 GC）日志样例（加上 -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps 参数）：

2024-06-10T16:00:12.123+0800: 0.123: [GC (Allocation Failure) 
    [PSYoungGen: 6144K->512K(9216K)] 
    8192K->2048K(19456K), 0.0045678 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

2024-06-10T16:01:15.456+0800: 63.456: [Full GC (Ergonomics) 
    [PSYoungGen: 1024K->0K(9216K)] 
    [ParOldGen: 8192K->1024K(10240K)] 
    9216K->1024K(19456K), [Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)], 0.0123456 secs] 
[Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.01 secs]

日志说明

[GC (Allocation Failure) ...]：Minor GC（新生代回收），因分配失败触发。
[PSYoungGen: 6144K->512K(9216K)]：新生代（Parallel Scavenge Young Generation）GC 前后使用情况。
[ParOldGen: 8192K->1024K(10240K)]：老年代（Parallel Old Generation）GC 前后使用情况。
[Full GC (Ergonomics) ...]：Full GC（包括新生代和老年代），因 JVM 自适应调整触发。
[Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)]：元空间使用情况。
user/sys/real：GC 期间的用户态、内核态和实际耗时。

下面详细解读上面 Parallel GC 日志样例的每一部分含义：

日志样例

2024-06-10T16:00:12.123+0800: 0.123: [GC (Allocation Failure) 
    [PSYoungGen: 6144K->512K(9216K)] 
    8192K->2048K(19456K), 0.0045678 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

2024-06-10T16:01:15.456+0800: 63.456: [Full GC (Ergonomics) 
    [PSYoungGen: 1024K->0K(9216K)] 
    [ParOldGen: 8192K->1024K(10240K)] 
    9216K->1024K(19456K), [Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)], 0.0123456 secs] 
[Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.01 secs]

第一条日志（Minor GC）

2024-06-10T16:00:12.123+0800: 0.123: [GC (Allocation Failure) 
    [PSYoungGen: 6144K->512K(9216K)] 
    8192K->2048K(19456K), 0.0045678 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

2024-06-10T16:00:12.123+0800：GC 发生的日期和时间。
0.123: ：JVM 启动后 0.123 秒发生 GC。
[GC (Allocation Failure) ：Minor GC，因新生代空间分配失败触发。
[PSYoungGen: 6144K->512K(9216K)] ：
- 新生代（Parallel Scavenge Young Generation）GC 前使用 6144K，GC 后剩 512K，总容量 9216K。
8192K->2048K(19456K) ：
- 整个堆（新生代+老年代）GC 前使用 8192K，GC 后剩 2048K，总容量 19456K。
0.0045678 secs：本次 GC 总耗时约 4.6 毫秒。
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs] ：
- user=0.01：用户态 CPU 时间 0.01 秒。
- sys=0.00：内核态 CPU 时间 0.00 秒。
- real=0.01 secs：GC 实际耗时 0.01 秒。

第二条日志（Full GC）

2024-06-10T16:01:15.456+0800: 63.456: [Full GC (Ergonomics) 
    [PSYoungGen: 1024K->0K(9216K)] 
    [ParOldGen: 8192K->1024K(10240K)] 
    9216K->1024K(19456K), [Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)], 0.0123456 secs] 
[Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.01 secs]

2024-06-10T16:01:15.456+0800：GC 发生的日期和时间。
63.456: ：JVM 启动后 63.456 秒发生 GC。
[Full GC (Ergonomics) ：Full GC，因 JVM 自适应调整触发。
[PSYoungGen: 1024K->0K(9216K)] ：
- 新生代 GC 前使用 1024K，GC 后为 0K，总容量 9216K。
[ParOldGen: 8192K->1024K(10240K)] ：
- 老年代（Parallel Old Generation）GC 前使用 8192K，GC 后为 1024K，总容量 10240K。
9216K->1024K(19456K) ：
- 整个堆 GC 前使用 9216K，GC 后为 1024K，总容量 19456K。
[Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)] ：
- 元空间 GC 前后都为 3500K，总容量 1056768K（未回收）。
0.0123456 secs：本次 Full GC 总耗时约 12.3 毫秒。
[Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.01 secs] ：
- user=0.03：用户态 CPU 时间 0.03 秒。
- sys=0.00：内核态 CPU 时间 0.00 秒。
- real=0.01 secs：GC 实际耗时 0.01 秒。

总结

PSYoungGen：新生代（Parallel Scavenge）。
ParOldGen：老年代（Parallel Old）。
Metaspace：元空间（类元数据）。
user/sys/real：分别表示 GC 期间的用户态、内核态和实际耗时。
GC/Full GC：分别表示 Minor GC 和 Full GC。

Java JVM 垃圾回收器（一）：经典垃圾回收器

经典垃圾回收器和现代垃圾回收器

为什么这样区分？

1. 并发与低停顿

2. 适应多核和大堆

3. 更智能的算法

总结

Serial GC（串行回收器）

一、适用场景

二、运行机制和原理

1. 新生代回收（Minor GC）

2. 老年代回收（Major/Full GC）

3. Stop-The-World

三、优缺点

优点

缺点

四、如何启用

五、总结

六、日志分析

日志说明

日志样例

1. 2024-06-10T15:30:12.123+0800: 0.123:

2. [GC (Allocation Failure)

3. [DefNew: 6144K->512K(6144K), 0.0056789 secs]

4. 6144K->1536K(19840K), 0.0057890 secs]

5. [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

Full GC 日志示例

1. [Full GC (Ergonomics)

2. [Tenured: 1024K->512K(13696K), 0.0101234 secs]

3. 2560K->512K(19840K)

4. [Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)]

5. 0.0102345 secs

Parallel GC（并行回收器/吞吐量优先 GC）

一、什么是 Parallel GC？

二、运行机制和原理

1. 新生代回收（Minor GC）

2. 老年代回收（Major/Full GC）

3. Stop-The-World

三、优缺点

优点

缺点

四、常用参数

五、适用场景

六、总结

七、日志分析

日志说明

日志样例

第一条日志（Minor GC）

第二条日志（Full GC）

总结

1. `2024-06-10T15:30:12.123+0800: 0.123:`

2. `[GC (Allocation Failure)`

3. `[DefNew: 6144K->512K(6144K), 0.0056789 secs]`

4. `6144K->1536K(19840K), 0.0057890 secs]`

5. `[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]`

1. `[Full GC (Ergonomics)`

2. `[Tenured: 1024K->512K(13696K), 0.0101234 secs]`

3. `2560K->512K(19840K)`

4. `[Metaspace: 3500K->3500K(1056768K)]`

5. `0.0102345 secs`