Java 中的垃圾收集器有哪些，它们的工作原理是什么？

在Java中，垃圾收集器（GC）是自动内存管理的核心组成部分，负责回收不再使用的对象以释放内存。主要的垃圾收集器包括串行收集器、并行收集器、CMS（并发标记-清除）收集器、G1收集器以及最近引入的ZGC（Z Garbage Collector）和Shenandoah收集器。其中，并行收集器是一个特别值得关注的点，因为它针对多处理器和多线程环境进行了优化，通过并行地执行垃圾收集来提高应用程序的吞吐量。

一、并行收集器的工作原理

并行收集器，又称为吞吐量收集器，主要目的是增加应用程序的吞吐量。它在垃圾收集时使用多个CPU核心来缩短垃圾收集的停顿时间。并行收集器主要用于在具有多个CPU核心的环境中运行的应用程序，尤其是那些对响应时间要求不是非常严格的后台应用程序。

并行收集器主要分为两个阶段：标记和清除。在标记阶段，收集器会遍历Java堆，标记出所有可达的对象。然后，在清除阶段，收集器会回收所有未被标记的对象，即不再被应用程序所引用的对象。这个过程是并行执行的，多个垃圾收集线程同时工作，从而减少了垃圾收集的总时间。

二、其他主要垃圾收集器

– 串行收集器：它是最简单的GC实现，适用于单线程环境。虽然它的收集过程会暂停所有的应用程序线程（称为“停顿”），但对于小型应用或者有限的资源环境（如小型嵌入式系统）来说，这种简单性可能是一个优势。

– CMS收集器：并发标记-清除收集器旨在减少垃圾收集时的停顿时间。它在应用程序线程运行的同时执行大部分垃圾收集工作，从而减少了应用程序停顿的时间。CMS收集器适用于对响应时间有较高要求的应用程序。

– G1收集器：G1（Garbage-First）收集器是一种服务器端的垃圾收集器，旨在替代CMS收集器，并且针对具有大内存的多核处理器机器进行了优化。G1收集器通过将堆划分为多个区域并优先处理含有最多垃圾的区域来提高垃圾收集的效率。

– ZGC和Shenandoah收集器：这两种收集器是Java世界中的新成员，它们都旨在几乎消除垃圾收集过程中的停顿时间，适用于需要极低延迟和大堆内存的应用程序。

通过使用这些不同的垃圾收集器，Java提供了多种内存管理方案，以满足不同应用程序的性能和响应时间要求。选择合适的垃圾收集器对于优化Java应用程序的性能至关重要。

相关问答FAQs：

什么是 Java 中的垃圾收集器？

Java 中的垃圾收集器是负责管理和回收不再使用的内存空间的组件。它们通过监视程序运行时创建的对象，并识别哪些对象可以被安全清除以释放内存。

哪些是 Java 中常见的垃圾收集器？

常见的垃圾收集器包括Serial 收集器、Parallel 收集器、CMS 收集器（Concurrent Mark Sweep）、G1 收集器（Garbage-First）等。每种收集器都有它们的适用场景和特点。

这些垃圾收集器的工作原理是怎样的？

– Serial 收集器使用单线程进行垃圾回收，适用于小型应用。
– Parallel 收集器使用多线程执行垃圾回收，提供更高的吞吐量。
– CMS 收集器通过并发的方式，在程序运行的同时执行垃圾回收，减少停顿时间。
– G1 收集器将堆空间分成大小相等的区域，通过优先处理垃圾量最大的区域来实现高效的垃圾回收。