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背景

垃圾回收器主要做的事情

  1. 自动跟踪和管理程序中创建的对象，确定哪些对象仍在使用，哪些对象已经不再使用。
  2. 回收那些不再使用的对象所占用的内存空间，使得这部分内存可以被重新使用。

1.1 传统垃圾回收器

垃圾回收器 简述 优缺点 应用场景 备注
Serial GC 这是最基本、最古老的GC，它使用单线程进行垃圾回收，不能进行并行处理。因此，当它在进行垃圾回收时，用户线程必须暂停，等待垃圾回收完成。这种方式称为"Stop-The-World"。 优点：简单高效，对于限制了CPU资源的环境，能提供很高的单线程垃圾回收效率。 适用于单核处理器环境，或者小型应用。
Parallel GC 也称为吞吐量收集器，它是Serial GC的多线程版本。它在垃圾回收时也会暂停用户线程，但由于使用了多线程，所以垃圾回收的速度更快。 优点：多线程并行垃圾回收，提高了垃圾回收的效率。

缺点：在垃圾回收过程中，所有CPU资源都会被用于垃圾回收，可能导致应用程序的性能下降 | 适用于多核处理器环境，以及对吞吐量要求较高的大型应用。 | | | CMS（Concurrent Mark Sweep） GC | 这是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它大部分工作都可以和用户线程并发执行，只有在初始标记和重新标记阶段需要"Stop-The-World"。 | 优点：大部分工作都可以和用户线程并发执行，减少了"Stop-The-World"的时间，提高了应用的响应性。

缺点：由于需要和用户线程并发执行，所以对CPU资源的消耗较大。另外，CMS GC无法处理浮动垃圾，可能会导致内存碎片 | 适用于对系统响应时间要求较高的应用。 | 适用于对系统响应时间要求较高的应用。 | | G1 GC： | 全称"Garbage-First"，是一种面向服务器的垃圾收集器，主要用于多核处理器和大内存环境。G1 GC通过划分多个小块区域的方式，尽可能地减少"Stop-The-World"的时间。 | 优点：可以预测停顿时间，实现了可控制的垃圾回收。通过划分多个小块区域的方式，尽可能地减少"Stop-The-World"的时间。

缺点：在某些情况下，G1 GC的垃圾回收效率可能不如CMS GC（堆内存较小、对象存活率较高）。另外，G1 GC需要更多的CPU资源来保证高吞吐量。 | 使用场景：适用于多核处理器和大内存环境，以及对系统停顿时间有严格要求的大型应用。 | | | | | | | |

1.2 传统垃圾回收器痛点

GC停顿

停顿指垃圾回收期间STW（Stop The World），当STW时，所有应用线程停止活动，等待GC停顿结束。

CMS以及G1的GC停顿

CMS新生代的Young GC、G1Young GC以及混合回收的和ZGC都基于标记-复制算法

Yong GC和G1标记复制算法的实现

标记阶段，即从GC Roots集合开始，标记活跃对象；

转移阶段，即把活跃对象复制到新的内存地址上；