CMS收集器和G1收集器的区别？

CMS（Concurrent Mark-Sweep）和G1（Garbage First）都是Java虚拟机的垃圾收集器，它们各自有不同的设计理念、适用场景以及回收机制。下面详细对比这两者的区别。 ### 1. **设计目标** - **CMS 收集器**： - **低延迟**：CMS 的主要目标是尽量减少老年代的垃圾收集导致的停顿时间，因此适合那些对响应时间要求较高的应用程序，如互联网应用或对延迟敏感的系统。 - **并发执行**：CMS 在大多数阶段会与应用线程并发工作，减少了 Stop-The-World（STW）暂停的时间。 - **G1 收集器**： - **区域化管理内存**：G1 是为了替代 CMS 而设计的，它的目标是既能提供低延迟，又能避免 CMS 的内存碎片化问题。 - **可预测的暂停时间**：G1 可以让用户设置预期的最大暂停时间，并根据这个目标动态调整垃圾回收的行为。 - **针对大堆内存**：G1 能够处理大堆内存（数 GB 到数十 GB 甚至更大），而 CMS 在大堆内存下表现不佳。 ### 2. **内存布局** - **CMS 收集器**： - **分代收集**：CMS 基于经典的分代收集机制，将堆内存分为**新生代**和**老年代**。新生代使用 **复制算法**，老年代使用 **标记-清除算法**。 - **碎片化问题**：由于 CMS 采用标记-清除算法，它会导致老年代内存碎片化，进而可能引发 `Concurrent Mode Failure`，并导致 Full GC 的长时间暂停。 - **G1 收集器**： - **区域化收集（Region-based Collection）**：G1 将堆划分为许多大小相等的**内存区域（Region）**，每个区域可以作为 Eden、Survivor 或老年代的一部分。相比传统的分代收集，G1 更灵活地管理内存。 - **减少碎片**：G1 使用**标记-整理算法**，不仅回收垃圾，还会整理内存，减少碎片，使得老年代内存更加紧凑。 ### 3. **垃圾收集算法** - **CMS 收集器**： - **标记-清除算法**：CMS 使用的是标记-清除算法，标记出存活对象，直接清除垃圾对象。但它不会移动对象，因此会导致内存碎片。 - **并发收集**：CMS 与应用线程并发进行标记和清除，只有在初始标记和重新标记阶段会短暂暂停（STW）。 - **Full GC**：当出现内存碎片或并发收集失败时，CMS 会触发一次 Full GC，这会导致长时间的暂停。 - **G1 收集器**： - **标记-整理算法**：G1 使用标记-整理算法，不仅标记存活对象，还会整理内存，避免内存碎片化。它会定期整理老年代的对象，将它们移动到连续的内存区域。 - **分区化的垃圾优先回收（Garbage First）**：G1 会优先回收那些垃圾最多的区域（Region），提高回收效率，避免老年代频繁的 Full GC。 - **混合回收**：G1 可以同时回收新生代和老年代，并且通过预测分析决定要回收哪些区域，从而达到最优的回收效率。 ### 4. **暂停时间预测** - **CMS 收集器**： - **暂停不可预测**：CMS 的暂停时间取决于对象的数量和老年代的情况，尤其是在内存碎片严重时可能会出现长时间的 Full GC 停顿。 - **G1 收集器**： - **可预测的暂停时间**：G1 允许用户通过 `-XX:MaxGCPauseMillis` 参数设定期望的最大垃圾回收暂停时间。G1 会根据这个目标动态调整垃圾回收的频率和回收的内存区域，尽量使垃圾收集器的停顿时间在设定范围内。 ### 5. **适用场景** - **CMS 收集器**： - 适用于 **低延迟**、对响应时间敏感的应用，尤其是那些堆内存不是特别大的应用场景（通常在 4GB~16GB 之间）。 - CMS 在大堆内存环境下表现不佳，因为它会引发频繁的 Full GC。 - **G1 收集器**： - 适用于 **大堆内存**，如大规模服务器应用，支持大于 16GB 的堆内存，甚至数百 GB 的堆。 - G1 提供可控的暂停时间，适合对垃圾回收有明确暂停时间要求的大型应用。 ### 6. **内存碎片化** - **CMS 收集器**： - 由于使用标记-清除算法，CMS 不会对内存进行压缩整理，老年代容易产生**内存碎片**，最终可能导致无法分配大对象。 - **G1 收集器**： - 使用标记-整理算法，G1 会在回收时对内存进行整理，减少内存碎片。 ### 7. **生命周期** - **CMS 收集器**： - CMS 早已不再是 Oracle 官方推荐的垃圾收集器。自 JDK 9 开始，CMS 被标记为**弃用（Deprecated）**，并在之后的 JDK 版本中逐渐被 G1 取代。 - **G1 收集器**： - G1 被 Oracle 官方推荐为替代 CMS 的垃圾收集器，并在 JDK 9 及以上版本成为默认垃圾收集器。 ### 总结 | 特性 | CMS 收集器 | G1 收集器 | |---------------------------|--------------------------------|------------------------------| | 设计目标 | 低延迟，减少暂停 | 可预测的暂停时间，适合大堆内存| | 内存布局 | 分代收集，新生代/老年代 | 区域化收集，Region | | 垃圾回收算法 | 标记-清除，容易碎片化 | 标记-整理，减少内存碎片 | | 暂停时间 | 不可预测，可能会出现 Full GC | 可预测，通过 MaxGCPauseMillis | | 并发性 | 并发标记和清除 | 并发标记和整理 | | 内存碎片 | 容易产生内存碎片 | 减少内存碎片 | | 适用场景 | 低延迟应用，堆内存较小 | 大堆内存，暂停时间敏感应用 | | 生命周期 | 已弃用，JDK 9 后不再推荐使用 | 默认垃圾收集器，JDK 9+ | 总体来说，**G1** 是 CMS 的现代化替代方案，解决了 CMS 的许多局限性，如内存碎片和不可预测的 Full GC 停顿，同时提供了更高效的内存管理机制和暂停时间的可预测性。

1. CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用； 2. G1收集器收集范围是老年代和新生代，不需要结合其他收集器使用； 3. CMS收集器以最小的停顿时间为目标的收集器； 4. G1收集器可预测垃圾回收的停顿时间 5. CMS收集器是使用“标记-清除”算法进行的垃圾回收，容易产生内存碎片 6. G1收集器使用的是“标记-整理”算法，进行了空间整合，降低了内存空间碎片。