G1和CMS回收器的区别

G1回收器和CMS回收器都是Java垃圾回收器的常见类型，但它们在设计目标、工作原理和性能特点等方面存在显著区别，以下是具体对比：

工作原理

• CMS回收器：
  • 采用标记-清除算法，主要针对老年代进行垃圾回收。
  • 回收过程分为多个阶段：初始标记（STW）、并发标记、预清理、可终止的预清理、重新标记（STW）、并发清理和重置。
  • 并发标记阶段允许垃圾回收线程与用户线程同时运行，减少停顿时间。
• G1回收器：
  • 将堆内存划分为多个大小相等的区域（Region），每个Region可以是Eden区、Survivor区或Old区。
  • 回收过程分为初始标记（STW）、并发标记、最终标记（STW）和筛选回收（STW）。
  • 在老年代回收时采用标记-整理算法，避免内存碎片化；年轻代回收则采用复制算法。

内存管理与碎片处理

• CMS回收器：
  • 由于采用标记-清除算法，回收后不压缩内存，容易产生内存碎片。
  • 需要依赖 UseCMSCompactAtFullCollection参数手动触发Full GC来整理碎片。
• G1回收器：
  • 通过复制算法整理内存，回收后自动整理Region，避免碎片问题。
  • 优先回收垃圾比例高的Region，优化回收效率。

性能特点

• 停顿时间：
  • CMS回收器：停顿时间较短，主要集中在初始标记和重新标记阶段，适合对延迟敏感的应用。
  • G1回收器：通过 MaxGCPauseMillis参数设定目标停顿时间，通常在10-200ms之间，停顿时间可控。
• 吞吐量：
  • CMS回收器：并发标记和清理阶段会占用约25%-30%的CPU资源，导致吞吐量较低。
  • G1回收器：通过Region分区和并行回收优化吞吐量，吞吐量较高。
• 内存占用：
  • CMS回收器：内存占用较低，仅需少量元数据。
  • G1回收器：需要维护Region元数据，占用约10%-20%的额外内存。

适用场景

• CMS回收器：
  • 适用于对延迟敏感的老年代回收，如实时交易系统。
  • JDK 9起被标记为废弃，JDK 14中彻底移除，仅适用于老旧系统维护。
• G1回收器：
  • 适用于大堆内存（4GB以上）且需平衡吞吐量与延迟的场景，如大数据处理、服务端应用。
  • 是JDK 9+的默认垃圾收集器，适合长期运行项目。

其他区别

• 并发与并行：
  • CMS回收器：主要是并发回收，即垃圾回收线程与用户线程同时运行。
  • G1回收器：既支持并发回收，也支持并行回收，可以利用多核CPU加速垃圾回收。
• 记忆集维护：
  • CMS回收器：基于粗粒度的卡表，适合简单的跨代引用场景。
  • G1回收器：基于精细粒度的卡表，维护更复杂，但能更精确地记录跨Region的引用。