0.前言

Java 垃圾收集器 (GC) 是自动内存管理组件，负责回收不再使用的对象占用的内存。它们在管理 Java 的动态内存分配方面发挥着至关重要的作用，使开发人员能够专注于应用程序逻辑，而无需手动释放内存。JVM运行时需要GC来防止内存泄漏、优化内存使用并保证Java应用程序的整体性能和稳定性。

在 GC 出现之前，手动内存管理是开发人员编程时的常态。开发人员必须显式地为对象分配和释放内存，这通常会导致内存泄漏或空指针引用等错误。这种手动内存管理容易出错且耗时，需要仔细的分配、跟踪和释放对象所占用的内存。

Java 通过 GC 机制引入了自动内存管理，使开发人员免于手动进行内存释放。 GC 定期识别并释放不再可达或正在使用的对象所占用的内存空间。这个过程涉及几个阶段，包括标记可达对象、识别不可达对象以及回收它们的内存。

在本文中，我们将讨论在J2EE应用场景中，最被广泛使用的垃圾收集器：

1.Serial GC（串行垃圾收集器）

串行垃圾收集器一种简单的单线程GC算法，适用于小型应用程序或内存要求较低的系统，下面我们会讨论串行垃圾收集器的工作原理、优点、缺点以及使用注意事项。

1.1.工作原理

串行垃圾收集是以STW（Stop The World）的方式进行垃圾收集，也就是说串行垃圾收集器在进行垃圾收集期间，会暂停应用程序的执行。当串行垃圾收集被触发时，串行垃圾收集会执行以下步骤：

1. 初始化标记：垃圾收集算法会识别和标记由应用程序的所有活动线程直接引用的所有对象。标记过程是在应用程序短暂暂停执行的；
2. 标记：垃圾收集算法会对已经在初始化标记阶段被标记的对象，进行遍历其对象图，并识别所有可达的对象，并将这些可达的对象标记为活动对象；
3. 备注：初始标记后，垃圾收集算法允许应用程序短暂恢复，并继续标记在暂停期间变得可访问的任何对象；
4. 扫描和压缩：标记完成后，垃圾收集算法将扫描整个内存区域，释放未引用对象所占用的内存，然后将活动对象移动到连续的内存空间区域，来达到压缩空间的目的，然后创建连续可用的内存空间；
5. 可用内存：在垃圾收集算法完成压缩后，垃圾收集算法会更新可用内存空间指针以指示对象分配的新位置。

1.2.优点

1. 简单：串行垃圾收集算法易于理解，也便于实施，从而使其广泛受到入门者，或者小型应用程序的青睐；
2. 开销低：相对于其它负责的垃圾收集算法而言，串行垃圾收集算法在CPU、内存等资源的消耗上会明显的低，其很适合在资源有限的环境下进行使用，例如嵌入式设备等；
3. 可控暂停：作为一个STW的垃圾收集器，串行垃圾收集器在执行垃圾收集期间提供了可以预测的暂停，从而可以很好的控制应用程序的行为；
4. 单线程执行：串行垃圾收集器使用单线程执行垃圾收集作业，作业内容明确且没有带来多线程作业所带来的其它潜在问题。

1.3.缺点

1. 暂停时间长：有垃圾收集作业是串行的特点，所以串行垃圾收集会导致更长的暂停时间，从而会直接导致大堆或者内存密集型应用程序出现响应中断；
2. 拓展性不足：串行垃圾收集的单线程特性直接限制其在现代多核处理器上的可拓展性，而事实上并行作业可以明显提高垃圾收集的效率；
3. 不适合大型应用程序：串行垃圾收集长的暂停时间会直接影响大型应用程序或者内存要求高系统的性能。

1.4.注意事项

串行垃圾收集所存在的长的暂停时间，以及受限制的拓展性决定了其不适用于大型的应用程序或者内存要求的系统，但其实现简单、开销低的特点使其可以在小的应用程序或者资源受限的系统中有立足之地，串行垃圾收集器的使用需要开发人员依据团队能力、应用场景等客观条件作出谨慎的选择。

2.Parallel GC（并行垃圾收集器）

并行垃圾收集器利用多核处理器，并通过并行某些任务来提高的垃圾收集的性能，下面我们会讨论并行垃圾收集器的工作原理、优点、缺点以及使用注意事项。

2.1.工作原理

并行垃圾收集算法与串行垃圾收集算法有相似之处，但引入了并行性来加速垃圾收集。它以STW的方式运行，暂时暂停应用程序的执行。并行垃圾收集算法涉及的步骤如下：

1. 初始标记：与串行垃圾收集类似，并行垃圾收集算法识别并标记应用程序的活动线程直接引用的所有对象。当应用程序暂时暂停时，会发生此标记过程。
2. 并发标记：当应用程序运行时，并行垃圾收集算法利用多个线程同时标记内存中的可达对象。此并发标记阶段减少了垃圾收集所需的总体暂停时间。
3. 备注：在完成并发标记阶段之后，算法允许应用程序继续运行，同时执行最终标记过程以考虑在并发阶段期间可能已变得可访问的对象。
4. 并发扫描和压缩：并行垃圾收集算法会同时扫描和释放未引用对象占用的内存区域。同时，并行垃圾收集算法会压缩内存，将活动对象移动到一起以创建连续的可用内存空间。这种并行的扫描和压缩阶段有助于进一步减少暂停时间。
5. 可用内存：压缩后，并行垃圾收集算法更新可用内存空间指针以指示对象分配的新位置。

2.2.优点

1. 提高吞吐量：并行垃圾收集算法利用多个线程同时执行垃圾收集任务，从而通过利用多核处理器的处理能力提高吞吐量。
2. 减少暂停时间：通过并行化标记、清除和压缩阶段，并行垃圾收集算法最大限度地减少了垃圾收集所需的暂停时间，从而提高了应用程序响应能力。
3. 可扩展性：该算法利用多个线程的能力使其具有高度可扩展性，使其能够更有效地处理更大的堆和内存密集型应用程序。
4. 增强的性能：并行垃圾收集算法在应用程序生成大量垃圾的情况下表现良好，因为它可以利用并行性来加快垃圾收集并满足新对象内存分配的需要。

2.3.缺点

1. 提高CPU利用率：并行垃圾收集算法利用多个线程，与单线程垃圾收集算法相比，CPU利用率更高。这种利用率的提高可能会影响 CPU 资源有限的应用程序的整体系统性能。

2. 更长的单独暂停时间：虽然总体暂停时间可能会减少，但与其他算法相比，每个垃圾收集周期的单独暂停时间可能会更长。这方面可能会影响时间敏感应用程序的响应能力。

3. 不适合小型系统：并行垃圾回收算法的多线程特性和增加的资源利用率使其不太适合资源有限或单核处理器的小型系统。

2.4.注意事项

并行垃圾收集器利用并行性来增强垃圾收集性能。通过利用多线程，它可以提高吞吐量，减少暂停时间，并为内存密集型应用程序提供更好的可扩展性。然而，在评估并行垃圾收集器对于特定应用场景的适用性时，必须考虑增加的 CPU 利用率和可能更长的单个暂停时间。了解并行垃圾收集算法的特征，以及根据应用程序的具体要求做出有关垃圾收集器选择的明智决策至关重要。

3.CMS GC（并发标记-清除垃圾收集器）

并发标记-清除垃圾收集器是 J2EE 中较为流行的垃圾收集算法，主要用于管理内存并回收未使用的对象。与其他一些垃圾收集器的STW方法不同，并发标记-清除垃圾收集器主要是在某些阶段通过与应用程序线程同时运行来最大限度地减少应用程序暂停。下面我们会讨论并发标记-清除垃圾收集器的工作原理、优点、缺点以及使用注意事项。

3.1.工作原理

并发标记-清除垃圾收集算法由多个并发阶段和STW阶段组成，并发标记-清除垃圾收集算法涉及的步骤如下：

1. 初始标记：短暂暂停应用程序以识别可从根集直接访问的对象。
2. 并发标记：并发遍历对象图，标记仍在使用的对象。
3. 并发预清理：继续并发标记对象，同时考虑并发标记期间所做的更改。
4. 最后备注：再次暂停应用程序以识别并发标记期间修改的对象并完成标记。
5. 并发扫描：通过扫描和释放未使用的对象来并发回收内存。
6. 并发重置：同时重置内部数据结构并为下一个垃圾收集周期做准备。

3.2.优点

1. 减少暂停时间：并发标记-清除垃圾收集算法目的是在应用程序运行的同时，来执行垃圾收集来最大程度地减少暂停，从而提高应用程序响应能力；
2. 改进的可扩展性：并发标记-清除垃圾收集算法非常适合具有高并发的大型应用程序，因为它争取与应用程序线程同时运行；
3. 对混合工作负载有效：并发标记-清除垃圾收集算法在应用程序生成大量短期对象的场景中表现良好。

3.3.缺点

1. 提高CPU的利用率：由于垃圾回收涉及额外的线程，并发执行可能会导致更高的 CPU 使用率；
2. 碎片问题：并发标记-清除垃圾收集算法可能会遇到内存碎片问题，导致内存利用率降低；
3. 有限的暂停减少：虽然并发标记-清除垃圾收集算法与其他算法相比减少了暂停，但它可能无法完全消除暂停，并且长时间运行的并发阶段仍然会影响应用程序性能。

3.4.注意事项

并发标记-清除垃圾收集器通过与应用程序线程一起执行并发垃圾收集，在减少暂停和应用程序响应之间提供了平衡。它减少了暂停时间，提高了可扩展性，并且适用于混合工作负载。然而，它也带来了一些其它的值得注意的问题，例如 CPU 利用率增加、潜在的碎片问题以及它在 Java 9及以后的版本中已弃用，并打算在未来版本中删除。后续的G1 GC是并发标记-清理垃圾收集算法的替代解决方案。

4.Garbage-First GC（G1垃圾收集器）

G1垃圾收集器是 Java 7 中引入的分代垃圾收集算法。它旨在为大堆以及内存密集型应用程序提供更好的性能和更低的暂停时间，使其适合现代 Java 应用程序。下面我们会讨论G1垃圾收集器的工作原理、优点、缺点以及使用注意事项。

4.1.工作原理

G1垃圾收集器是一个并行并发的垃圾收集器，它将堆划分为多个区域。它基于区域的概念进行操作，其中每个区域都是固定大小的内存块。堆动态划分为 Eden 区域、survivor 区域和 old 区域。 G1垃圾回收器以基于区域的方式收集垃圾，使其能够首先优先考虑垃圾填充最严重的区域进行垃圾收集作业。

1. 初始标记：G1垃圾收集器首先识别可从应用程序线程直接访问的根对象，例如静态变量和引用对象；
2. 并发标记：G1垃圾收集器在应用程序线程继续运行时并发标记堆中的活动对象。它使用一系列标记周期来遍历对象图，识别活动对象并相应地更新标记位。
3. 备注：并发标记阶段完成后，G1垃圾收集器会执行STW重新标记阶段，以处理并发标记期间修改的任何剩余对象。
4. 清理：G1垃圾收集器执行清理阶段，从垃圾收集区域回收内存。它选择垃圾最多的区域，并将活动对象压缩到更少的区域以减少碎片。
5. 疏散：G1垃圾收集器使用疏散过程将活动对象从一个区域转移到另一个区域，确保区域大部分充满活动对象，并减少完全垃圾收集（Full GC）的需要。

4.2.优点

1. 改进的暂停时间：G1垃圾收集器旨在通过最小化STW垃圾收集暂停的持续时间，提供更可预测和更短的暂停时间，特别是对于具有大型堆的应用程序;
2. 自适应行为：G1垃圾收集器根据应用程序的工作负载调整其堆分区和垃圾收集策略，使其能够动态适应不断变化的内存使用模式;
3. 更好地利用硬件资源：G1垃圾收集器利用多个线程进行并行垃圾收集，这可以更好地利用可用 CPU资源，从而提高应用程序吞吐量;
4. 减少碎片：G1垃圾收集器的压缩算法通过从垃圾容量与活动对象比率较高的区域回收内存，来减少内存碎片。

4.3.缺点

1. 增加的开销：与其他垃圾收集器相比，G1垃圾收集器由于其更复杂的堆管理和并发标记算法，可能会引入稍高的 CPU开销。
2. 更长的应用程序预热：G1垃圾收集器在收集统计数据并调整其行为以优化垃圾收集性能时可能会表现出更长的预热时间。

4.4.注意事项

G1 垃圾收集器是专门用于解决以更短的暂停时间管理大堆的挑战。凭借其并发和基于区域的方法，G1垃圾收集器为现代 Java 应用程序提供了改进的垃圾收集性能。建议在选择 G1垃圾收集器之前评估您应用程序的具体要求和特征，确保它符合您所需的性能目标和资源利用率。

5.ZGC（Z垃圾收集器）

Z垃圾收集器作为一种现代、低延迟的垃圾收集器脱颖而出，旨在以最少的停顿处理大型堆。 Z垃圾收集器 在 JDK 11 中引入，旨在为具有大内存需求的应用程序提供出色的响应能力和可扩展性。下面我们会讨论Z垃圾收集器的工作原理、优点、缺点以及使用注意事项。

Z垃圾收集器是专门为大型堆设计的垃圾收集器，通常范围从几 GB 到几 TB。它专注于最大限度地减少垃圾收集暂停的影响，使其适合延迟敏感的应用程序。 ZGC 旨在用于应用程序需要一致的响应时间并且具有严格的延迟要求的场景。

5.1.工作原理

在较高层面上，Z垃圾收集器采用并发垃圾收集方法，这意味着它在应用程序执行的同时执行垃圾收集。此并发过程避免了可能破坏应用程序响应能力的长时间暂停。 Z垃圾收集器将堆划分为固定大小的区域，并在应用程序继续运行时同时识别和重新定位活动对象。

1. 初始标记：Z垃圾收集算法首先识别根对象并将其标记为活动对象。此阶段执行速度很快，并且对应用程序执行的影响最小；
2. 并发标记：初始标记后，ZGC 执行并发标记阶段以识别其他活动对象。该标记过程与应用程序的执行同时进行，确保对延迟的影响最小；
3. 备注：并发标记阶段完成后，ZGC 会执行短暂的 stop-the-world 重新标记阶段，以捕获并发标记过程中可能已修改的任何对象；
4. 并发重定位：在此阶段，ZGC 将活动对象重定位到新的内存区域以释放碎片内存。重定位过程与应用程序同时完成，确保对响应能力的影响最小；
5. 最终标记：ZGC 执行最终标记阶段，以识别在并发标记和重定位阶段丢失的任何对象。此步骤有助于确保垃圾收集过程的一致性；
6. 参考处理：ZGC 同时处理参考处理，以跟踪活动对象并促进其重新定位。

5.2.优点

7. 低延迟：Z垃圾收集器专门设计用于最大限度地减少垃圾收集暂停，从而实现低延迟和一致的应用程序响应能力;
8. 可扩展性：Z垃圾收集器能够有效处理大型堆，使其适合具有大量内存需求的应用程序；
9. 并发执行：并发垃圾收集方法允许Z垃圾收集器在应用程序执行的同时执行收集工作，减少对吞吐量的影响。

5.3.缺点

1. 开销：与任何垃圾收集器一样，Z垃圾收集器由于并发标记和重定位过程而产生一些开销。在某些情况下，这种开销可能会很明显；
2. 平台有限：目前，Z垃圾收集器仅在某些平台上支持，例如Linux x64和Linux ARM64。

5.4.注意事项

Z垃圾收集器是一种优秀的 Java 垃圾收集器，可解决管理大型堆的挑战，同时将延迟影响降至最低。其并发垃圾收集方法使其能够提供较短的暂停时间，从而适合对延迟敏感的应用程序。虽然它有一些局限性和平台限制，但 Z垃圾收集器的性能优势和可扩展性使其成为具有严格延迟要求的现代 Java 应用程序的绝佳选择。

6.Shenandoah GC（谢南多厄垃圾收集器）

谢南多厄垃圾收集器专为 Java 应用程序中的短暂停时间而设计。它是一个开源垃圾收集器，旨在减少垃圾收集对应用程序响应能力的影响。 谢南多厄垃圾收集器在 OpenJDK 8 和 11 中作为实验性功能提供，并且从 OpenJDK 12 开始作为生产功能提供。

谢南多厄垃圾收集器主要用于需要低延迟和一致暂停时间的应用程序。适用于堆大、响应时间要求严格的应用。通过最大限度地减少暂停时间，Shenandoah GC 使应用程序即使在高负载下也能保持高吞吐量和响应能力。

6.1.工作原理

谢南多厄垃圾收集器采用一种称为并发疏散的独特方法。与停止应用程序以执行垃圾收集的传统垃圾收集器不同，Shenandoah GC 与应用程序线程同时工作。它允许应用程序在垃圾收集器执行其任务时继续运行，从而显着缩短暂停时间。

1. 初始标记： 谢南多厄垃圾收集器首先扫描根对象并将其标记为活动状态。这个初始标记阶段是通过暂停完成的，但通常很短；
2. 并发标记：当应用程序运行时，谢南多厄垃圾收集器继续并发标记活动对象。它跟踪对象图并识别堆中所有可到达的对象；
3. 并发疏散：标记后，谢南多厄垃圾收集器继续疏散阶段。它识别堆中包含垃圾的区域并回收它们。同时，它还将活动对象复制到新区域；
4. 更新引用：在疏散阶段，谢南多厄垃圾收集器更新对新复制对象的引用。它确保应用程序的引用指向正确的内存位置；
5. 最终标记：谢南多厄垃圾收集器执行最终标记阶段，以识别在并发阶段中已变为活动状态的任何对象。此阶段涉及短暂的停顿；
6. 清理：最后，谢南多厄垃圾收集器清理剩余的垃圾并释放内存。

6.2.优点

1. 暂停时间短：谢南多厄垃圾收集器显着减少了暂停时间，从而提高了应用程序响应能力并减少了延迟。
2. 可扩展性：它在大堆大小下表现良好，并且可以处理具有大量内存需求的应用程序；
3. 并发执行：谢南多厄垃圾收集器与应用程序线程并发工作，允许应用程序以最小的中断继续运行。

6.3.缺点

1. 增加 CPU 开销：由于并发执行，与其他垃圾收集器相比，谢南多厄垃圾收集器可能会引入额外的 CPU 开销；
2. 年轻代收集：谢南多厄垃圾收集器专注于老年代，因此它依赖于年轻代的单独收集器，这可能会导致一些开销。

6.4.注意事项

谢南多厄垃圾收集器对于需要低延迟和一致暂停时间的应用程序来说是一个具有优秀性价比的选择。通过采用并发疏散，它可以显着减少暂停时间并提高应用程序响应能力。然而，在决定使用谢南多厄垃圾收集器之前，考虑应用程序的具体特征并评估权衡（例如增加的 CPU 开销）非常重要。对您的特定工作负载进行性能测试和分析将有助于确定 Shenandoah GC 是否是您应用程序的正确选择。

7.Epsilon GC（埃普西隆垃圾收集器）

埃普西隆垃圾收集器是 JDK 11 中引入的专用垃圾收集器。它专为不需要或可以完全消除垃圾收集的特定用例而设计。 埃普西隆垃圾收集器是一项实验性功能，充当“无操作”垃圾收集器，这意味着它不执行任何垃圾收集活动。它主要用于性能测试、短期应用程序或应用程序显式管理内存的情况。

埃普西隆垃圾收集器用于应用程序生命周期较短或不会产生大量垃圾的场景。它在性能测试环境中特别有用，可以测量应用程序的基线性能，而无需任何垃圾收集开销。通过完全消除垃圾收集，埃普西隆垃圾收集器可以深入了解应用程序的真实性能特征，并帮助识别与垃圾收集无关的潜在瓶颈。

7.1.工作原理

埃普西隆垃圾收集器的工作方式非常简单。它是一个“无操作”垃圾收集器，这意味着它不执行任何垃圾收集活动。它允许在内存中分配对象，而无需跟踪其生命周期或执行任何清理。因此，内存分配会快速发生，而不会产生与垃圾收集相关的任何开销。

7.2.优点

1. 性能测试：埃普西隆垃圾收集器非常适合需要消除垃圾收集开销的性能测试环境。它提供了应用程序性能的基线测量，而不受垃圾收集活动的任何干扰；
2. 生命周期短的应用程序：生命周期短且产生的垃圾最少的应用程序可以从使用埃普西隆垃圾收集器中受益。由于不执行垃圾收集，因此避免了不必要的开销并允许应用程序以最高效率运行；
3. 内存管理控制：埃普西隆垃圾收集器允许开发人员完全控制内存管理。它支持显式内存分配和释放，这在某些专门的应用程序中是有利的。

7.3.缺点

1. 内存泄漏：由于埃普西隆垃圾收集器不执行垃圾收集，因此它不会回收分配给对象的内存。如果应用程序出现内存泄漏或内存使用过多，埃普西隆垃圾收集器将不会自动释放内存，从而导致潜在的内存不足错误；
2. 有限的用例：埃普西隆垃圾收集器不适合长时间运行的应用程序或生成大量垃圾的应用程序。它缺乏回收内存的能力，如果使用不当，可能会导致内存耗尽；
3. 缺乏运行时优化：埃普西隆垃圾收集器不提供任何其他垃圾收集器中常见的运行时优化或自适应行为。它不会根据应用程序的内存使用模式动态调整其行为。

7.4.注意事项

埃普西隆垃圾收集器充当专门的垃圾收集器，适用于不需要或可以完全消除垃圾收集的特定用例。它主要用于性能测试、短期应用程序或首选显式内存管理的情况。虽然埃普西隆垃圾收集器消除了垃圾收集开销，但重要的是要考虑与其使用相关的限制和潜在的内存管理挑战。为了确定 埃普西隆垃圾收集器是否适合给定场景，需要仔细分析和考虑应用程序的内存要求和使用模式。

8.C4 GC（Azul C4垃圾收集器）

Azul C4垃圾收集器，也称为连续并发压缩收集器，是专为高性能 Java 应用程序设计的垃圾收集器。它由专门从事 Java 运行时技术的 Azul Systems 公司开发和提供。 Azul C4垃圾收集器旨在最大限度地减少暂停时间、提高吞吐量，并为具有大堆和高内存需求的应用程序提供可预测的性能。

Azul C4垃圾收集器对于需要低延迟和一致性能的应用程序特别有用。它通常用于对延迟敏感的行业，例如金融服务、电子商务和游戏，在这些行业中，即使应用程序执行中的小暂停也会产生重大影响。使用Azul C4垃圾收集器的主要优点包括减少暂停时间、提高应用程序吞吐量和增强可扩展性。

8.1.工作原理

Azul C4垃圾收集器采用独特的算法，使其能够在应用程序执行的同时执行垃圾收集。其工作步骤如下：

1. 初始标记：Azul C4垃圾收集器首先识别堆中的活动对象，将它们标记为活动对象，并记录它们的引用；
2. 并发标记：当应用程序继续运行时，Azul C4垃圾收集器会并发跟踪对象引用并更新标记信息。这使得它能够跟踪活动对象，而无需停止世界暂停；
3. 重新标记阶段：并发标记完成后，Azul C4垃圾收集器会执行重新标记阶段，以处理并发标记阶段期间可能发生的对象图中的任何更改；
4. 并发重定位：然后，Azul C4垃圾收集器继续重新定位堆中的活动对象，压缩它们以消除碎片并改善内存局部性。此重定位过程与应用程序同时执行，从而最大限度地减少暂停时间；
5. 最终评论：并发重定位后，Azul C4垃圾收集器执行最终评论以捕获对象图的任何其他更改。

8.2.优点

6. 暂停时间短：Azul C4垃圾收集器通过在应用程序执行的同时执行大部分垃圾收集工作来最大限度地减少暂停时间。这可以提高应用程序响应能力并减少对用户体验的影响；
7. 可预测的性能：Azul C4垃圾收集器提供可预测的性能特征，即使在高负载和内存压力下也能确保一致的应用程序行为。它旨在提供一致的响应时间和吞吐量，这对于延迟敏感的应用程序至关重要。
8. 可扩展性：Azul C4垃圾收集器旨在高效处理大堆和高内存需求。它可以有效地扩展以适应具有大量内存占用的应用程序，使它们能够顺利运行而不会出现明显的暂停。

8.3.缺点

1. 第三方依赖性：由于 Azul C4垃圾收集器是 Azul Systems 提供的专有解决方案，因此它引入了对特定供应商的依赖性。这可能会限制应用程序的可移植性并将其与 Azul Systems 的运行时环境联系起来；
2. 潜在的许可成本：根据具体用途和许可条款，使用 Azul C4垃圾收集器可能会产生相关成本。在评估采用此垃圾收集器的可行性时，重要的是要考虑许可影响；
3. 配置复杂性：针对特定应用程序优化配置 Azul C4垃圾收集器可能需要专业知识和对底层算法的理解。调整收集器以实现最佳性能的复杂性对于开发人员来说可能是一个挑战。

8.4.注意事项

Azul C4垃圾收集器为需要低延迟、一致性能和高效内存管理的应用程序提供了引人注目的解决方案。其并发垃圾收集算法可最大限度地减少暂停时间并提供可预测的行为，使其适合对延迟敏感的行业。然而，在决定在 Java 应用程序中使用 Azul C4垃圾收集器时，必须考虑供应商依赖性、潜在的许可成本以及专家配置的需要，正确评估和理解具体要求。

9.IBM Metronome GC（IBM Metronome垃圾收集器）

IBM Metronome垃圾收集器是一种实时垃圾收集器，专为需要严格确定性和短暂停时间的 Java 应用程序而设计。它由 IBM 开发，专注于在实时和嵌入式系统中提供可预测的执行。 Metronome垃圾收集器适用于满足严格计时要求至关重要的应用，例如机器人、航空电子设备和工业控制系统。

IBM Metronome垃圾收集器专为需要确定性行为和最短暂停时间的实时应用程序而设计。它具有多种优势，包括：

1. 确定性执行：Metronome垃圾收集器保证可预测的执行，确保应用程序始终满足其时序要求。这在实时系统中至关重要，其中精确的计时对于正确的功能至关重要；
2. 低暂停时间：收集器旨在通过利用并发和增量垃圾收集方法来最大限度地减少暂停时间。它致力于使应用程序暂停时间较短且可预测，从而实现更顺畅的执行和响应能力。
3. 实时系统支持：Metronome垃圾收集器专为实时和嵌入式系统量身定制，可在具有严格时序约束的环境中提供可靠且可预测的行为。

9.1.工作原理

Metronome垃圾收集器的运行原理是增量和并发垃圾收集。它遵循以下关键步骤：

1. 初始标记：收集器首先通过遍历对象图来识别活动对象，将它们标记为活动对象，并记录它们的引用；
2. 并发标记：当应用程序继续执行时，Metronome垃圾收集器执行并发标记、跟踪对象引用并更新标记信息。此过程可确保准确识别活动物体，而无需暂停；
3. 增量重定位：并发标记阶段完成后，Metronome垃圾收集器会对活动对象执行增量重定位。它在应用程序执行期间一次重新定位一部分对象，以最大限度地减少暂停时间。增量地重复此过程，直到重新定位所有活动对象。
4. 引用更新：在重定位期间，Metronome垃圾收集器会更新对象引用以准确反映新的对象位置。此步骤确保应用程序可以正确访问重定位的对象。
5. 收集完成：当所有存活对象都被重定位后，垃圾收集器完成重定位过程并释放不可达对象占用的内存。这使得应用程序能够更有效地利用内存。

9.2.优点

1. 确定性执行：Metronome垃圾收集器保证可预测的执行并遵守严格的计时要求。它非常适合一致的时序对于正确运行至关重要的应用；
2. 低暂停时间：收集器的目标是保持最短的暂停时间，确保应用程序保持响应并满足其实时要求。
   实时系统支持：Metronome垃圾收集器专为实时和嵌入式系统而设计，可在此类环境中提供可靠且可预测的行为。

9.3.缺点

1. 专业用例：Metronome垃圾收集器主要用于具有严格时序限制的实时系统。它可能不适合不需要确定性行为的通用应用程序或无法提供显着的优势。
2. 潜在的复杂性：配置和微调 Metronome垃圾收集器以获得最佳性能可能需要专业知识和专业知识。开发人员需要对实时系统和收集器的复杂性有深入的了解。
3. 有限的生态系统支持：作为一个专门的垃圾收集器，与 OpenJDK 或 Oracle 等主流收集器相比，Metronome垃圾收集器的生态系统和工具支持可能相对有限。

9.4.注意事项

IBM Metronome垃圾收集器提供确定性执行和短暂停时间，使其适合具有严格时序要求的实时和嵌入式系统。它保证可预测的行为，确保一致的应用程序性能。然而，必须考虑 Metronome垃圾收集器的专业性质以及配置和生态系统支持的相关复杂性。

10.SAP GC（SAP垃圾收集器）

SAP 垃圾收集器 是 SAP 开发的自定义垃圾收集器，用于 SAP JVM（Java 虚拟机）。它旨在优化 SAP NetWeaver 平台上运行的 SAP 应用程序的内存管理和垃圾收集。 SAP垃圾收集器旨在通过有效管理内存和减少暂停时间来提高应用程序性能和可扩展性。

SAP垃圾收集器专为 SAP 应用程序量身定制，这些应用程序通常是处理大量数据和用户负载的大型企业系统。它具有多种优势，包括：

1. 内存效率：SAP垃圾收集器通过最小化内存占用和减少不必要的对象分配来优化内存管理。这有助于提高整体内存效率并降低内存相关问题的风险；
2. 减少暂停时间：收集器旨在最大限度地减少垃圾收集期间的暂停时间。通过采用并发和增量收集技术，SAP垃圾收集器旨在保持短暂且可预测的暂停，使应用程序能够保持响应并保持一致的性能；
3. 可扩展性：SAP垃圾收集器针对可扩展性进行了优化，使 SAP 应用程序能够有效处理大数据量和用户负载。即使在高工作负载下，它也能确保高效的内存管理，从而使应用程序能够顺利扩展。

10.1.工作原理

SAP垃圾收集器利用分代和并发垃圾收集技术的组合来有效地管理内存。以下是通俗易懂地对其功能的概述：

1. 分代收集：SAP垃圾收集器根据对象的年龄将堆分为几代。年轻的对象被分配在年轻代中，而寿命较长的对象被移动到老年代中。年轻代的垃圾回收频率更高，而老一代的垃圾回收频率较低；
2. 并发收集：SAP垃圾收集器在应用程序执行的同时执行并发垃圾收集。当应用程序继续运行时，收集器会识别并标记活动对象，确保它们不会被错误地视为垃圾。这种并发标记减少了对应用程序响应能力的影响。
3. 增量收集：为了最大限度地减少暂停时间，SAP垃圾收集器增量执行垃圾收集。它将收集过程划分为小单元，并将垃圾收集与应用程序执行交错进行。这种方法允许收集器将工作分散到多个短暂的暂停中，确保暂停不会显着影响应用程序性能。
4. 压缩：在垃圾收集期间，SAP垃圾收集器通过重新排列活动对象、消除碎片并提高内存局部性来压缩内存空间，压缩减少了内存占用并提高了内存访问效率。

10.2.优点

5. 内存效率：SAP垃圾收集优化内存使用，减少 SAP 应用程序的内存占用。这会带来更好的整体性能和资源利用率；
6. 减少暂停时间：SAP垃圾收集器采用的并发和增量收集技术最大限度地减少了垃圾收集期间的暂停时间。这使应用程序能够保持响应能力并提供一致的性能；
7. 可扩展性：SAP垃圾收集器旨在处理具有高数据量和用户负载的大型企业应用程序。它确保高效的内存管理，使应用程序能够有效地扩展。

10.3.缺点

1. 仅限于 SAP 应用程序：SAP垃圾收集器专为在 SAP NetWeaver 平台上运行的 SAP 应用程序而设计。它可能无法提供显着的优势或适用于 SAP 生态系统之外的通用 Java 应用程序；
2. 供应商依赖性：SAP垃圾收集器由 SAP 开发和维护，这引入了供应商依赖性。使用SAP GC的应用程序可能需要依赖SAP的JVM和运行时环境；
3. 生态系统支持：与主流垃圾收集器相比，SAP垃圾收集器的工具、文档和社区支持的可用性可能更加有限。

10.4.注意事项

SAP垃圾收集器是专为 SAP 应用程序设计的自定义垃圾收集器，旨在优化内存管理、减少暂停时间并提高可扩展性。它提供专为 SAP 企业系统量身定制的内存效率、减少暂停和可扩展性优势。但是，它的使用仅限于 SAP 应用程序，并且引入了对 SAP JVM 和运行时环境的依赖。在 Java 应用程序中选择 SAP垃圾收集器之前，考虑 SAP 生态系统的具体要求和兼容性至关重要。

11.对比

垃圾收集器	堆	暂停时间	吞吐量	性能	CPU负载	应用场景
Serial	小到中	相对长	低	较低	低	单线程应用、开发环境
Parallel	中到大	中等	高	较高	中等	批量处理、科学计算、数据分析
CMS	中到大	中等	中等	中等	中等	Web应用，中型企业应用系统
G1	中到大	小到中	高	较高	中到高	混合负载产品，大型企业应用系统
Z	大	非常小	高	非常高	低到中	延迟敏感性应用，大型系统
Shenandoah	中到大	非常小	高	非常高	低到中	低延迟系统，大型系统
Epsilon				非常高	非常低	性能测试、内存分配分析
Azul C4	大	非常小	高	非常高	低到中	企业应用、云环境
IBM Metronome		非常小	非常高	非常高	非常低	实时系统、预测延迟需求
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