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什么是Java垃圾收集器？

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Java垃圾收集器简介

Java垃圾收集器（Garbage Collector）是Java虚拟机（JVM）中用于管理内存的一个重要组成部分。它负责监控程序运行中使用的内存，自动回收程序不再使用的内存，以保证程序的运行不会出现内存泄漏和内存溢出等问题。在Java开发中，我们通常不需要手动管理内存，而是由JVM通过垃圾收集器来处理。

Java垃圾收集器基本原理

Java垃圾收集器通过对内存进行分代，并采用不同的策略来回收不同分代的内存。在Java中，内存分为年轻代、老年代和永久代三个阶段。年轻代和永久代的垃圾收集策略通常采用“复制算法”，而老年代则采用“标记-清除”算法。

Java垃圾收集器分类

Java垃圾收集器根据作用范围和回收策略的不同，可以分为如下几种：

Serial

Serial（串行）收集器是Java垃圾收集器家族中最古老、最基础的成员。它只会使用一个线程来执行垃圾收集操作，因此也被称为单线程收集器。串行收集器适用于单核CPU、小型应用程序和客户端程序。

Parallel

Parallel（并行）收集器也是一种“复制算法”收集器。它在多个CPU核心之间并行执行垃圾收集操作，因此具有快速、高效的特点。Parallel收集器主要适用于多CPU核心服务器。

CMS

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种使用“标记-清除”算法的并发垃圾收集器。它的主要特点是可以在应用程序运行的同时执行垃圾收集操作，从而减少应用程序的停顿时间。CMS收集器适用于对系统停顿时间要求比较高的应用程序。

G1

G1收集器是Java垃圾收集器系列中的一员，它是在JDK 7中推出的一种基于“分代收集”和“复制算法”的收集器。G1收集器可以根据应用程序内存使用状况动态地划分内存区域，通过增量式和并行收集，从而减少垃圾收集的停顿时间。G1收集器主要适用于大内存、多核CPU的服务器端应用程序和分布式系统。

使用Java垃圾收集器的攻略

使用Java垃圾收集器的攻略需要遵守以下几个原则：

  1. 根据应用程序需求选择合适的垃圾收集器。在单核CPU、小型应用程序和客户端程序中，适合使用Serial收集器；在多CPU核心服务器中，推荐使用Parallel收集器；对于对系统停顿时间要求比较高的应用程序，可使用CMS收集器；而对于大内存、多核CPU的服务器端应用程序和分布式系统，则适合使用G1收集器。

  2. 合理配置垃圾收集器参数。根据应用程序运行情况和垃圾收集器特点，可调节垃圾收集器的各种参数，如堆大小、年轻代/老年代大小、GC之间的间隔时间等。通过优化垃圾收集器参数，可降低GC的频率和停顿时间，提高应用程序性能。

以下是使用Java垃圾收集器的两个示例：

例一：使用Serial收集器

假设我们有一个简单的Java程序，它的代码如下：

public class GarbageCollectorExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(new String("Example"));
        }
    }
}

该程序会在内存中不断创建字符串对象，由于没有手动进行垃圾回收，因此内存会不断增长，最终导致内存溢出。我们可以在命令行中使用下面的命令执行程序：

java -XX:+UseSerialGC GarbageCollectorExample

该命令会调用Serial收集器运行垃圾收集操作，从而解决内存溢出的问题。

例二：使用CMS收集器

假设我们有一个需要低延迟的Java Web应用程序，它的代码如下：

public class LowLatencyWebApp {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Server server = new Server(8080);
        ServletHandler handler = new ServletHandler();
        handler.addServletWithMapping(HelloServlet.class, "/hello");
        server.setHandler(handler);
        server.start();
        server.join();
    }
}

该程序会启动一个Jetty服务器，并注册一个HelloServlet处理/hello请求。由于该应用程序需要低延迟，因此我们可以在命令行中使用下面的命令执行程序：

java -XX:+UseConcMarkSweepGC LowLatencyWebApp

该命令会调用CMS收集器执行垃圾收集操作，并且不会造成过长的应用程序停顿时间。

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