CMS垃圾回收器 和G1垃圾回收器_cms和g1用的什么垃圾回收算法

CMS（Concurrent Mark-Sweep）垃圾回收器是Java虚拟机（JVM）中一种针对老年代（Old Generation）的垃圾回收器。它主要基于标记清除算法，并设计用于减少应用程序的暂停时间，从而提供更为平滑的用户体验。以下是CMS垃圾回收器的工作原理的详细讲解：

基本原理：

CMS垃圾回收器采用的是标记清除算法。标记清除算法分为两个主要步骤：首先，标记出哪些对象是不再被引用的垃圾对象；然后，清除这些垃圾对象所占用的内存空间。
与其他垃圾回收器不同，CMS的主要目标是减少Stop-The-World（STW）的时间，即应用程序因垃圾回收而暂停执行的时间。CMS通过并发执行垃圾回收的大部分工作，来尽量保持应用程序的正常运行。
工作阶段：

初始标记（Initial Mark）：此阶段会暂停所有的应用线程（即STW），仅标记出与GC Roots直接关联的对象。这个阶段的耗时通常很短。
并发标记（Concurrent Mark）：此阶段与应用线程并发执行，标记出从GC Roots可达的所有对象。这是CMS垃圾回收过程中耗时最长的一个阶段，但由于它是并发的，因此对应用程序的影响较小。
重新标记（Remark）：此阶段再次暂停所有的应用线程（STW），修正并发标记阶段因用户线程继续运行而导致标记产生变动的那部分对象的标记记录。这个阶段的耗时也相对较短。
并发清除（Concurrent Sweep）：此阶段也是与应用线程并发执行的，清除未被标记的对象，并回收其占用的内存空间。
特点：

CMS只回收老年代和永久代（在JDK 1.8及以后的版本中，永久代被元数据区替代）。它不会在年轻代（Young Generation）执行垃圾回收。
由于CMS是并发执行的，因此它有助于减少应用程序的暂停时间，提供较好的响应性能。
然而，CMS也存在一些缺点，如可能产生内存碎片、对CPU资源敏感以及无法处理浮动垃圾等。
触发条件：

CMS垃圾回收器有一个触发垃圾回收的阀值，当老年代或永久代的内存使用率达到这个阀值时，CMS会启动垃圾回收过程。这个阀值可以通过参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction进行设置，默认值为92%。
总的来说，CMS垃圾回收器通过并发执行大部分垃圾回收工作，有效减少了应用程序的暂停时间，从而提高了用户体验。然而，它也存在一些缺点和挑战，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡和配置。

G1 GC（Garbage Collector）垃圾回收器是Java虚拟机（JVM）中用于自动管理内存的重要组件。它采用了基于区域的垃圾回收策略，旨在提供更高效、可预测的停顿时间的垃圾收集机制。下面将详细讲解G1 GC的原理。

一、基本原理与特点

G1 GC将堆内存划分为多个大小相等的区域（Region），每个区域都可以独立地进行垃圾回收。它的核心思想是将堆内存划分为不同的区域，并根据每个区域的垃圾对象密度来决定回收的优先级。

G1 GC的主要特点包括：

并行与并发：G1 GC能够充分利用多核CPU的并行处理能力，在回收期间可以有多个GC线程同时工作，提高垃圾回收的效率。同时，它也能与应用程序交替执行，降低对应用程序的停顿影响。
分代收集：虽然G1 GC可以独立管理整个GC堆，但它仍然保留了分代的概念。它将内存划分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation），根据对象的存活时间进行不同的处理。
空间整合：G1 GC在整体上采用标记-整理（Mark-Compact）算法，但在局部上则使用复制（Copy）算法。这种混合使用的方式使得G1 GC能够更高效地利用内存空间。
可预测停顿时间：G1 GC的一个显著优势是能够建立可预测的停顿时间模型。通过参数设置，用户可以指定在一个固定时间片段内完成垃圾收集，从而确保应用程序的响应时间稳定。
二、工作原理

G1 GC的工作原理主要可以分为以下几个步骤：

初始标记（Initial Marking）：此阶段会标记出GC Roots能直接关联到的对象，并且修改TAMS（Top At Mark Start）的值，让下一阶段用户线程并发运行时，能正确地在可用的Region中分配新对象。此阶段需要停顿线程，但耗时很短。
并发标记（Concurrent Marking）：从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，找出存活的对象，此阶段耗时较长，但可与用户线程并发执行。
最终标记（Final Marking）：为了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对象的标记记录，此阶段需要停顿线程，但可并行执行。
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。此阶段其实也可以做到与用户线程一起并发执行，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度提高收集效率。
三、优势

G1 GC相较于其他垃圾回收器具有以下优势：

高效利用多核CPU：通过并行处理，G1 GC能够充分利用现代多核CPU的计算能力，提高垃圾回收的效率。
可预测的停顿时间：通过参数设置，G1 GC可以确保在指定的时间片段内完成垃圾收集，这对于需要稳定响应时间的应用程序至关重要。
混合使用不同算法：G1 GC结合了标记-整理和复制两种算法的优点，能够更高效地管理内存空间。
综上所述，G1 GC是一种高效、可预测的垃圾回收器，适用于需要稳定响应时间和高效内存管理的Java应用程序。