在Java应用中，垃圾收集（Garbage Collection，以下简称GC）是一项非常重要的功能，它负责自动回收不再使用的内存空间，确保应用的内存管理更加高效和安全。随着Java虚拟机的发展，不同的GC算法也逐渐涌现出来。在本文中，我们将会深入探讨三种常见的垃圾收集器：G1、CMS与ZGC，并进行详细的对比。
1. G1（Garbage-First）垃圾收集器
G1垃圾收集器是Oracle JDK 9以后引入的一种全新的垃圾收集器。它的设计目标是在尽量减少垃圾回收停顿的同时，保持高吞吐量。G1将内存分为大小相等的多个区域（Region），通过并发、并行的方式进行垃圾回收。它采用了新的分代模型，可以有效管理大内存量的Java堆。
G1垃圾收集器有以下几个特点：
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分区: G1将Java堆划分为多个大小相等的区域，每个区域可以是青年代、老年代或混合代，这样可以更灵活地管理内存。
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并发与并行: G1垃圾收集器采用了多线程的方式进行收集工作，同时还支持与应用程序并发执行，减少了垃圾回收的停顿时间。
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渐进式收集: G1收集器使用了渐进式的方式进行垃圾回收，在每次垃圾回收时只处理部分区域，避免了长时间的停顿。
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智能回收: G1垃圾收集器会根据当前应用程序的运行情况动态调整垃圾回收的策略，以达到最佳性能。
2. CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾收集器
CMS垃圾收集器是在Java 5引入的一种并发垃圾收集器，主要用于减少垃圾回收停顿时间。CMS采用了“标记-清除”算法，在垃圾回收过程中，会将不再使用的对象标记并清除，以便为后续的对象分配内存空间。
CMS垃圾收集器有以下几个特点：
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并发: CMS垃圾收集器与应用程序并发执行，尽量减少了垃圾回收的停顿时间，适用于对低延迟的应用程序。
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低停顿: CMS垃圾收集器通过多线程工作方式，采用局部回收的方式，减少了停顿时间。
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空间碎片: CMS垃圾收集器在进行垃圾回收时会产生大量的空间碎片，可能会导致应用程序运行过程中出现内存碎片问题。
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吞吐量: 由于并发执行的特性，CMS垃圾收集器对于应用程序的吞吐量有一定的影响。
3. ZGC垃圾收集器
ZGC垃圾收集器是在JDK 11中引入的一种并发压缩型垃圾收集器。它的设计目标是实现更低的停顿时间，并且可以处理非常大的堆内存。ZGC使用了“读屏障”技术来减少对应用程序的影响。
ZGC垃圾收集器有以下几个特点：
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并发: ZGC垃圾收集器与应用程序并发执行，几乎没有明显的停顿时间。
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压缩: ZGC垃圾收集器会在垃圾回收过程中对内存进行压缩，以确保堆空间的连续性。
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可扩展性: ZGC垃圾收集器可以处理非常大的堆内存，适用于需要大量内存的应用程序。
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低延迟: ZGC垃圾收集器的主要设计目标是达到更低的停顿时间，并且可以处理非常大的堆内存。
4. 对比
下面是G1、CMS和ZGC垃圾收集器的主要对比：
| 特点 | G1 | CMS | ZGC |
|---|---|---|---|
| 并发执行 | 是 | 是 | 是 |
| 停顿时间 | 中等 | 低 | 非常低 |
| 内存碎片 | 较少 | 较多 | 较少 |
| 吞吐量 | 高 | 中等 | 中等 |
| 可扩展性 | 中等 | 高 | 高 |
| JDK支持 | JDK 9及以上 | JDK 5及以上 | JDK 11及以上 |
根据应用程序的特点和需求，选择合适的垃圾收集器非常重要。G1适用于需要高吞吐量和相对低的GC停顿时间的应用程序，CMS适用于对低延迟有要求的应用程序，而ZGC则适用于对低延迟有极高要求的大内存应用程序。
综上所述，对于Java应用程序开发者来说，了解不同的垃圾收集器的特点和适用场景，能够更好地选择合适的垃圾收集器，提升应用程序的性能和可靠性。希望本文能对读者对Java垃圾收集器有更深入的理解，并在实际应用中发挥作用。
本文来自极简博客，作者：人工智能梦工厂，转载请注明原文链接：深入理解Java中的垃圾收集器：G1、CMS与ZGC对比
