在Java虚拟机（JVM）中，垃圾收集器是自动管理内存的重要组件。它们负责释放不再使用的对象所占用的内存，以避免内存泄漏和OutOfMemoryError等问题。本文将重点介绍两种常用的垃圾收集器：CMS（Concurrent Mark Sweep）和G1（Garbage-First）收集器。这两种垃圾收集器在处理垃圾回收时采用了不同的策略，各有其优缺点。了解它们的原理和特点，有助于我们在实际应用中更好地选择和配置垃圾收集器。
一、CMS垃圾收集器
CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以并发的、低停顿时间为目标的垃圾收集器。它采用标记清除（Mark-Sweep）算法，主要分为四个阶段：
- 初始标记（Initial Mark）：标记出所有活跃的对象，这个阶段是STW（Stop-The-World）的，即在这个阶段JVM会停止所有的工作线程。
- 并发标记（Concurrent Mark）：从根节点开始，递归地遍历所有的活跃对象，这个阶段可以和用户线程一起并发运行。
- 重新标记（Remark）：修正并发标记阶段由于用户线程继续运行而产生的标记错误，这个阶段也是STW的。
- 并发清除（Sweep）：释放未被标记的对象所占用的内存，这个阶段也是可以和用户线程一起并发运行的。
CMS垃圾收集器的优点：
- 并发的清理阶段可以与用户线程一起运行，减少了停顿时间。
- 避免了老年代空间碎片化的现象，提高了内存利用率。
CMS垃圾收集器的缺点： - 初始标记、重新标记和清理阶段都需要停止用户线程，导致一定的停顿时间。
- 在并发清理阶段，如果清理速度慢于新对象的分配速度，可能会导致老年代空间耗尽。
- 对于大型堆或高并发的应用场景，CMS的性能可能不佳。
二、G1垃圾收集器
G1（Garbage-First）收集器是Java 9引入的一种新的垃圾收集器，旨在满足实时性要求较高的场景。G1收集器将堆内存划分为多个独立的子区域，每个子区域都可以独立地进行垃圾回收。它采用混合回收策略，将堆内存分为年轻代和老年代，同时使用复制（Copying）、标记清除（Mark Sweep）、标记压缩（Mark Compact）等多种算法。
G1垃圾收集器的优点： - 将堆内存划分为多个子区域，可以独立地进行垃圾回收，提高了垃圾回收的灵活性。
- 通过优先回收价值最大的区域，提高了垃圾回收的效率。
- 在低负载时可以保证低延迟，满足了实时性要求较高的场景。
- G1收集器可以预测停顿时间，有助于应用程序更好地进行性能调优。
G1垃圾收集器的缺点： - G1收集器对堆内存的分区可能导致内存碎片化问题，需要额外的内存管理开销。
- 对于大型堆或高并发的应用场景，G1的性能可能不如其他垃圾收集器。
- G1收集器的停顿时间预测可能不够准确，需要进一步优化和调整。
总结：CMS和G1垃圾收集器各有其优缺点，适用于不同的应用场景。在实际应用中，我们需要根据应用程序的特点和需求选择合适的垃圾收集器。例如，对于需要低延迟的应用场景，G1收集器是一个不错的选择；而对于大型堆或高并发的应用场景，CMS收集器可能更为合适。此外，我们还可以通过调整垃圾收集器的参数来优化其性能，以满足应用程序的性能要求。