各种垃圾回收器简介

垃圾回收器是Java虚拟机（JVM）中负责自动内存管理的组件，主要任务是回收不再使用的对象所占用的内存。JVM提供了多种垃圾回收器，每种都有其特点和适用场景。以下是几种常见的垃圾回收器及其执行步骤的介绍：

一、Serial垃圾回收器

Serial垃圾回收器是最基本的、历史最悠久的垃圾收集器。JDK1.3之前回收新生代唯一的选择。Serial垃圾回收器是一个单线程的收集器，它进行垃圾收集时必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。Serial 用于新生代回收，采用复制算法；Serial Old 用于老年代回收，采用标记-整理算法。
Serial 一般用在客户端程序或占用内存较小的微服务，因为客户端程序一般分配的内存都比较小，可能几十兆或一两百兆，回收时的停顿时间是完全可以接受的。而且 Serial 是所有回收器里额外消耗内存最小的，也没有线程切换的开销，非常简单高效。

二、Parallel垃圾回收器

Parallel垃圾回收器也被称为吞吐量优先的垃圾回收器（吞吐量是指CPU用于执行用户代码的时间和CPU总消耗时间的比值），其目标是达到一个可控制的吞吐量。Parallel Scavenge 用于新生代回收，采用复制算法；Parallel Old 用于老年代回收，采用标记-整理算法。
Parallel垃圾回收器采用自适应调节策略，高吞吐量可以高效率地利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。因此，Parallel垃圾回收器常见在服务器环境中使用。
JDK 8的默认垃圾回收器是Parallel Scavenge + Parallel Old，即使用Parallel Scavenge（新生代）+ Parallel Old（老年代）

三、CMS垃圾回收器

CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾回收器是一种老年代垃圾回收器，它可以在垃圾回收过程中与用户线程并发执行，主要牺牲了系统的吞吐量来追求收集速度，适合追求垃圾收集速度的服务器。
由于CMS使用标记-清除算法，会产生内存碎片，分配对象时内存不足，造成并发失败触发Full GC，这时老年代并发垃圾回收器会退化到Serial Old串行垃圾回收器，使用标记-整理算法并进行整理，整理至碎片减少，才能继续工作，但这会导致垃圾回收的整体时间变长。CMS已经在JDK9中被标记为废弃。

四、G1垃圾回收器

G1是一个并行与并发的标记-复制垃圾回收器，它的设计目标是为了适应不断扩大的内存和不断增加的处理器数量，进一步降低暂停时间（pause time），同时兼顾良好的吞吐量。在JDK 9及以后的版本中，G1垃圾回收器成为了默认的垃圾回收器。
G1回收器将堆内存划分为多个固定大小的Region，每个Region可以是年轻代或老年代的一部分。在进行垃圾回收时，G1可以同时使用多个GC线程，有效利用多核计算能力。

五、ZGC垃圾回收器

ZGC（Z Garbage Collector）是一款在JDK 11中加入的低延迟的垃圾收集器，在JDK 15中成为具有商用的垃圾收集器。ZGC是一款并发的垃圾收集器，主要为了满足如下目标进行设计：

• 停顿时间不会超过10ms。
• 停顿时间不会随着堆的增大而增大。
• 可支持几百M，甚至几T的堆大小。

ZGC使用颜色指针进行标记对象的垃圾状态，当这个被指向的内存发生变化的时候，颜色也就会发生变化。

六、Epsilon垃圾回收器

Epsilon垃圾回收器控制内存分配，但是不执行任何垃圾回收工作。设计的目的是提供一个完全消极的GC实现，分配有限的内存分配，最大限度降低消费内存占用量和内存吞吐时的延迟时间

七、垃圾回收算法

7.1 标记–清除算法

标记–清除算法分为标记和清除两个阶段，标记阶段遍历内存区域，对需要回收的对象打上标记。清除阶段再次遍历内存，对已经标记过的内存进行回收。 缺点是容易产生大量内存碎片

7.2 复制算法

复制算法将内存划分为等大的两块，每次只使用其中的一块。当一块用完了，触发GC时，将该块中存活的对象复制到另一块区域，然后一次性清理掉这块没有用的内存。缺点是内存利用率不高，每次只能使用一半内存。

7.3 标记–整理算法

标记–整理算法分为标记阶段和整理阶段两个阶段：标记阶段与标记-清除算法一样，从根对象开始，遍历所有直接或间接引用的对象，将它们进行标记。整理阶段在回收不存活的对象占用的空间后，将所有的存活对象往一端空闲空间移动，并更新对应的指针。
标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上，又进行了对象的移动，因此成本更高，但是却解决了内存碎片的问题。

7.4 分代收集算法

分代收集算法算法并没有新的内容，只是根据对象的存活周期的不同，将内存分为新生代和老年代。新生代中的对象存活时间较短，老年代中的对象存活时间较长。针对不同代采取不同的收集算法。

八、G1垃圾回收器常用参数

-XX:MaxGCPauseMillis：用于设置最大GC暂停时间的目标。默认值是200ms.
-XX:G1SurvivorRatio：用于设置Eden区与Survivor区的比例。默认值是8，survivor TO区：survivor FROM区：老年代 = 1:1:8
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：启动并发GC周期时的堆内存占用百分比，默认值是45%。