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了解 JVM 垃圾回收器及其默认设置

引言

垃圾回收是 Java 虚拟机（JVM）中至关重要的一个方面，负责自动管理内存的分配和释放。不同的垃圾回收器在性能、延迟和资源利用率方面有所不同，了解这些差异能够帮助开发者优化应用程序的性能。本文将介绍常见的 JVM 垃圾回收器以及在不同版本中的默认回收器设置。

常见垃圾回收器

1. 串行垃圾回收器（Serial GC）

   • 启动参数: -XX:+UseSerialGC
   • 特点: 使用单线程进行垃圾回收，适合小型应用或单核 CPU 的环境。
   • 优缺点:
     • 优点: 低开销，适合内存占用较小的应用。
     • 缺点: 当堆内存较大时，回收过程可能导致明显的停顿。

2. 并行垃圾回收器（Parallel GC）

   • 启动参数: -XX:+UseParallelGC
   • 特点: 采用多线程并行处理，注重吞吐量。
   • 优缺点:
     • 优点: 高效利用 CPU 资源，适合高吞吐量要求的应用。
     • 缺点: 在 Full GC 时可能会造成较长的停顿。

3. CMS（Concurrent Mark-Sweep）垃圾回收器

   • 启动参数: -XX:+UseConcMarkSweepGC
   • 特点: 并发标记和清理，减少长时间的停顿。
   • 优缺点:
     • 优点: 适用于延迟敏感的应用。
     • 缺点: 内存碎片化问题严重，可能需要频繁执行 Full GC。

4. G1（Garbage First）垃圾回收器

   • 启动参数: -XX:+UseG1GC
   • 特点: 设计用于低延迟需求的应用，堆内存分为多个区域。
   • 优缺点:
     • 优点: 可控的暂停时间，适合大堆内存和多核处理器。
     • 缺点: 配置要求较高，某些情况下回收效率可能不如其他回收器。

5. ZGC（Z Garbage Collector）

   • 启动参数: -XX:+UseZGC
   • 特点: 提供极低的停顿时间，适合超大堆内存的应用。
   • 优缺点:
     • 优点: 适用于对延迟要求极高的应用。
     • 缺点: 相对较新，使用还不够广泛。

6. Shenandoah

   • 启动参数: -XX:+UseShenandoahGC
   • 特点: 旨在提供低延迟的垃圾回收，适合大内存应用。
   • 优缺点:
     • 优点: 停顿时间短，适合延迟敏感的场景。
     • 缺点: 也是一种较新的垃圾回收器，尚未广泛使用。

不同版本的默认垃圾回收器

• Oracle JDK 8：

  • 默认使用 Parallel GC，适合高吞吐量的应用。

• Oracle JDK 9 及更高版本：

  • 默认使用 G1 GC，旨在提供更好的性能和更可控的停顿时间，适合大部分现代应用。

• OpenJ9 和其他实现：

  • 默认回收器可能会根据具体的配置和应用场景不同而有所变化。

如何查看当前 JVM 使用的垃圾回收器

运行以下命令可以查看 JVM 启动时的命令行参数，包括使用的垃圾回收器：

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

选择垃圾回收器的建议

• 单核/小型应用: 使用 Serial GC。
• 高吞吐量需求: 使用 Parallel GC。
• 延迟敏感的应用: 使用 CMS GC 或 G1 GC。
• 大内存/极低延迟需求: 使用 ZGC 或 Shenandoah GC。
  通过选择合适的垃圾回收策略，可以有效提高应用程序的性能并减少 OutOfMemoryError 的发生风险。