CMS(Concurrent Mark Sweep)和G1(Garbage First)都是Java虚拟机中的垃圾回收器,它们在垃圾回收策略和实现上有所不同。
CMS垃圾回收过程:
- 初始标记(CMS initial mark):这是一个stop-the-world阶段,仅标记GC Roots能直接关联到的对象。
- 并发标记(CMS concurrent mark):从GC Roots开始,对堆中对象进行可达性分析,找出存活的对象。这个阶段可以与用户程序并发执行。
- 重新标记(CMS remark):修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的一部分标记记录。
- 并发清除(CMS concurrent sweep):清除未被标记的对象,也就是垃圾收集。这个阶段也是并发执行的。
G1垃圾回收过程:
- 初始标记(Initial Marking):仅标记GC Roots能直接关联到的对象,并且修改TAMS的值,让下一阶段用户程序并发运行时,能在正确可用的Region中创建新对象,这阶段需要停顿线程,但耗时很短。
- 并发标记(Concurrent Marking):从GC Roots开始堆中对象进行可达性分析,找出存活的对象,这阶段耗时较长,但可与用户程序并发执行。
- 最终标记(Final Marking):修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分标记记录,这阶段需要停顿线程,但是可并行执行。
- 筛选回收(Live Data Counting and Evacuation):首先对各个Region的回收价值和成本进行排序,根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划。这个阶段也可以做到与用户程序一起并发执行,但是因为只回收一部分Region,时间是用户可控制的,而且停顿用户线程将大幅提高收集效率。
G1垃圾回收器的一个关键特点是它将堆内存划分为多个区域(Region),并根据这些区域的回收价值进行优先级排序,从而优先回收垃圾最多的区域,以实现高吞吐、低停顿的收集效果。G1在进行垃圾回收时,会根据设定的停顿时间进行智能的筛选和局部的回收,采用“标记-复制”算法来实现,这样可以避免内存碎片的产生。
两个垃圾回收有什么区别
CMS(Concurrent Mark Sweep)和G1(Garbage First)垃圾回收器在设计理念、回收策略、适用场景等方面有以下主要区别:
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回收策略:
- CMS:采用“标记-清除”算法,主要关注减少垃圾回收的停顿时间,适合对响应时间有要求的应用场景。
- G1:采用“标记-整理”算法,更注重整体的吞吐量和可预测的停顿时间,适合大堆内存和需要高吞吐量的应用场景。
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并发性:
- CMS:在标记和清除阶段可以与用户程序并发执行,但初始标记和重新标记阶段需要暂停用户线程。
- G1:在并发标记阶段可以与用户程序并发执行,但初始标记和最终标记阶段需要暂停用户线程。
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内存压缩:
- CMS:由于采用“标记-清除”算法,可能会导致内存碎片问题。
- G1:由于采用“标记-整理”算法,可以减少内存碎片,提高内存利用率。
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内存分配:
- CMS:没有特定的内存分配策略,整个堆内存统一管理。
- G1:将堆内存划分为多个区域(Region),可以更灵活地管理内存分配。
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停顿时间:
- CMS:主要目标是减少垃圾回收的停顿时间,但随着堆内存的增大,停顿时间可能会增加。
- G1:通过分区和优先回收垃圾最多的区域,可以更好地控制停顿时间,适合对停顿时间有要求的应用场景。
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适用场景:
- CMS:适合对响应时间要求较高的应用,如Web服务器、应用服务器等。
- G1:适合大堆内存和需要高吞吐量的应用,如大数据处理、内存密集型应用等。
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内存占用:
- CMS:内存占用相对较低,但随着堆内存的增大,内存碎片问题可能更加严重。
- G1:由于需要额外的内存来管理Region,内存占用相对较高。
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垃圾回收器选择:
- CMS:在Java 8中仍然是默认的垃圾回收器之一,但在Java 9及以后的版本中,G1成为了默认的垃圾回收器。
- G1:从Java 9开始成为默认的垃圾回收器,因为它在大堆内存和高吞吐量场景下表现更好。
总的来说,CMS和G1各有优势,选择哪个垃圾回收器取决于应用的具体需求和场景。随着Java版本的更新,G1逐渐成为主流,但CMS在某些特定场景下仍然有其适用性。
📈 如何根据应用场景选择合适的垃圾回收器?
选择合适的垃圾回收器(GC)对于优化Java应用程序的性能至关重要。不同的垃圾回收器有不同的特点和适用场景,以下是一些常见的垃圾回收器及其适用场景的概述:
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Serial GC:这是最简单的GC实现,使用单线程进行垃圾回收。它适合于小型应用和单核处理器环境,或者作为客户端模式下的默认GC。由于它的简单性,它在资源有限的环境中表现良好。
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Parallel GC:也称为吞吐量收集器,它在垃圾回收时使用多个线程并行处理,以提高效率。它适合于多处理器系统,特别是那些对吞吐量有较高要求而对停顿时间要求不严格的应用场景。
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CMS (Concurrent Mark Sweep) GC:CMS GC的目标是最小化停顿时间,它通过并发标记和清除来实现。CMS适用于对响应时间有严格要求的应用,如互联网应用或B/S业务。但是,它可能会产生内存碎片,并且对CPU资源敏感。
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G1 (Garbage First) GC:G1 GC是为大堆内存和多处理器环境设计的,它通过将堆划分为多个区域(Region)并优先回收垃圾最多的区域来实现可预测的停顿时间。G1适用于需要低延迟和高吞吐量的应用,如大型服务端应用。
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ZGC:ZGC是一种低延迟垃圾回收器,支持大内存(可达数TB),目标是实现小于10毫秒的GC停顿时间。它适用于对响应时间要求极高的大规模应用。
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Shenandoah GC:Shenandoah是另一种低延迟GC,它通过并发处理来减少停顿时间,适用于高并发应用。
在选择垃圾回收器时,需要考虑以下因素:
- 应用的响应时间要求:如果对响应时间要求极高,可以选择CMS、G1、ZGC或Shenandoah。
- 应用的内存需求:对于大堆内存应用,G1、ZGC或Shenandoah可能是更好的选择。
- 应用的处理器数量:Parallel GC和G1可以利用多核处理器提高吞吐量。
- 应用的交互性:对于需要与用户交互的应用,可能需要选择响应时间较短的GC。
总的来说,没有一种垃圾回收器适用于所有场景,选择时需要根据应用的具体需求进行权衡。基准测试和性能分析是选择合适GC的重要步骤,可以帮助你理解不同GC对应用性能的影响。