# 12. 不同垃圾回收器的作用，从吞吐量和响应时间上选择?

# 标准答案

不同的垃圾回收器（GC）有各自的优化目标，通常从吞吐量和响应时间两个维度来进行选择。吞吐量优先的回收器（如Parallel GC）适合对性能要求较高、但可以容忍较长停顿时间的场景；响应时间优先的回收器（如CMS和G1 GC）则适用于对停顿时间敏感的应用，尤其是在低延迟要求的环境中。对于极低延迟需求，ZGC和Shenandoah GC是理想选择，它们旨在提供极短的停顿时间，尽管其吞吐量可能会受到一定影响。

# 答案解析

垃圾回收器的选择需要根据系统的不同需求来权衡吞吐量和响应时间。吞吐量和响应时间是两个相对独立的目标，通常需要根据业务场景来决定优先级。

# 1. 吞吐量优先（吞吐量更重要）

吞吐量是指应用执行的时间与垃圾回收所占用的时间之比。在吞吐量要求较高的应用场景下，我们可以选择并行化执行垃圾回收的策略，从而减少回收所需的时间，增加应用的执行时间。

• Parallel GC：它是以吞吐量为目标的垃圾回收器，适用于多核处理器的环境。Parallel GC使用多个线程并行执行垃圾回收，能够最大限度地提高吞吐量。它的优点是回收速度快，但由于会触发较长时间的停顿，因此不适用于对响应时间要求严格的应用。
  • 适用场景：大规模批处理、计算密集型应用和后台任务等，能够接受长时间的停顿，但对吞吐量有较高要求。

# 2. 响应时间优先（对停顿时间敏感）

响应时间优先的垃圾回收器旨在减少或优化垃圾回收过程中的停顿时间，尤其是在应用对响应时间有较高要求时。

• CMS GC（Concurrent Mark-Sweep）：CMS是一个设计上优先考虑响应时间的回收器，它通过并发标记和清理的方式，尽量减少Stop-the-World事件，减少应用的停顿时间。尽管如此，CMS会在Full GC时可能会造成较长的停顿。

  • 适用场景：对响应时间敏感的应用，例如Web应用、金融系统等，它们要求较低的停顿时间，但对吞吐量的要求相对较低。

• G1 GC（Garbage-First）：G1是为大内存和低延迟场景设计的回收器，它不仅在多个回收周期中分阶段执行回收，而且能够根据预定的停顿时间目标进行内存回收，以最大限度地减少长时间的停顿。相比CMS，G1在内存分区和回收方面提供了更高的灵活性。

  • 适用场景：对低延迟要求较高的应用，尤其是大内存应用（如视频处理、大数据分析等），需要较精确的控制停顿时间。

# 3. 低延迟优先（极低延迟需求）

对于对延迟要求极其敏感的应用，常规的垃圾回收器可能无法满足要求。ZGC和Shenandoah GC被设计为能够提供毫秒级停顿时间，适用于高频交易、实时分析等极低延迟的场景。

• ZGC（Z Garbage Collector）：ZGC是低延迟回收器，它通过并行回收和增量化回收的方式，使得垃圾回收过程的停顿时间非常短，通常在几毫秒以内。ZGC的设计目标是提供稳定的低延迟，即使在非常大的堆内存情况下，仍能确保低停顿。

  • 适用场景：对延迟要求极其高的应用，例如高频交易、实时在线服务等。

• Shenandoah GC：Shenandoah GC与ZGC类似，也是为了提供低延迟而设计的回收器，它在回收过程中尽量减少对应用的影响，保持极短的停顿时间。Shenandoah通过多线程并行回收、增量标记等策略，使停顿时间最小化。

  • 适用场景：实时系统、大规模并发系统，特别是在高负载、高并发的应用场景下，要求毫秒级响应时间。

# 4. 如何选择垃圾回收器

选择垃圾回收器时，可以根据应用的具体需求从以下几个维度来考虑：

• 吞吐量要求：如果对吞吐量要求高，可以选择Parallel GC，或者调整G1 GC的设置以提高吞吐量。
• 响应时间要求：如果对响应时间要求高，CMS GC和G1 GC是不错的选择，特别是G1 GC在大内存和低延迟的场景下表现优异。
• 低延迟要求：对于要求极低延迟的应用（如高频交易、实时分析等），ZGC和Shenandoah GC是最佳选择。

# 深入追问

1. 如何通过JVM参数优化G1 GC的停顿时间？
2. G1 GC和CMS的内存管理机制有何区别？如何根据实际应用选择？
3. ZGC和Shenandoah GC在实现低延迟方面的差异是什么？
4. 如何根据GC日志和应用场景，选择最合适的垃圾回收器？

# 相关面试题

• 如何通过GC日志分析垃圾回收的表现，帮助选择回收器？
• 吞吐量和响应时间的平衡如何通过JVM参数调整？
• 如何使用JVM参数调整垃圾回收器的行为以满足性能需求？