3、GC选择与调优：Serial、Parallel、CMS、G1、ZGC的适用场景与核心参数

GC调优，说白了就是给JVM找个合适的“清洁工”。选错了，应用就卡；选对了，性能起飞。我见过太多团队一上来就上G1，结果小堆内存反而更慢。今天咱们把这五个主流垃圾收集器掰开揉碎，讲清楚它们各自该什么时候用、怎么配。

3.1 Serial GC：单线程的“老实人”

Serial GC是最简单的收集器。它只用单线程做垃圾回收，回收时会暂停所有应用线程（Stop-The-World）。

适用场景：

• 堆内存 < 100MB的客户端应用
• 单核CPU环境
• 开发/测试环境快速验证

核心参数：

-XX:+UseSerialGC          # 启用Serial GC
-XX:SurvivorRatio=8       # Eden:Survivor比例，默认8:1:1
-XX:NewRatio=2            # 新生代:老年代比例，默认1:2

3.2 Parallel GC：吞吐量优先的“多面手”

Parallel GC也叫吞吐量收集器。它用多线程并行回收，目标是最大化应用吞吐量。说白了，就是让CPU尽可能多地跑业务代码，少做GC。

适用场景：

• 批处理、数据分析、科学计算
• 后台任务、离线作业
• 对延迟不敏感、但对吞吐量有要求的系统

核心参数：

-XX:+UseParallelGC        # 启用Parallel GC
-XX:+UseParallelOldGC     # 老年代也使用并行回收（JDK8默认）
-XX:ParallelGCThreads=4   # 并行GC线程数，通常等于CPU核心数
-XX:MaxGCPauseMillis=100  # 期望最大停顿时间（毫秒）
-XX:GCTimeRatio=99        # 目标GC时间占总时间1%

我个人习惯在批处理任务中这样配：

java -Xms4g -Xmx4g -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=8 -XX:MaxGCPauseMillis=200 -jar batch-job.jar

3.3 CMS GC：低延迟的“老前辈”

CMS（Concurrent Mark Sweep）是第一款主打低延迟的收集器。它大部分工作与应用线程并发执行，只有初始标记和重新标记需要暂停。

嗯，这里要注意：CMS在JDK9开始被标记为废弃，JDK14正式移除。但很多老项目还在用，你不得不懂。

适用场景：

• Web服务、中间件、在线交易系统
• 堆内存2GB~4GB，延迟要求 < 100ms
• JDK8及更早版本

核心参数：

-XX:+UseConcMarkSweepGC   # 启用CMS
-XX:+UseParNewGC          # 新生代使用并行回收（CMS默认搭配）
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70  # 老年代使用率70%时触发CMS
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly     # 只使用上述比例触发，不自动调整
-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent       # System.gc()触发并发GC而非Full GC

3.4 G1 GC：区域化的大规模“调度员”

G1（Garbage First）把堆分成多个Region（区域），每次只回收垃圾最多的区域。它既能控制延迟，又能处理大堆。

从JDK9开始，G1成为默认收集器。为什么？因为它平衡了吞吐量和延迟，而且能处理4GB以上的堆。

适用场景：

• 堆内存4GB~64GB
• 延迟要求 < 200ms
• 需要可预测的GC停顿时间

核心参数：

-XX:+UseG1GC              # 启用G1（JDK9+默认）
-XX:MaxGCPauseMillis=200  # 目标最大停顿时间（默认200ms）
-XX:G1HeapRegionSize=4m   # Region大小（1MB~32MB）
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45  # 触发并发标记的堆占用率
-XX:G1NewSizePercent=5    # 新生代初始占比
-XX:G1MaxNewSizePercent=60 # 新生代最大占比

G1还有一个重要概念——Mixed GC。它不像CMS只回收老年代，而是同时回收新生代和部分老年代Region。这避免了CMS那种碎片化问题。

3.5 ZGC：亚毫秒级的“未来战士”

ZGC（Z Garbage Collector）是JDK11引入的实验性收集器，JDK15正式发布。它的核心卖点是：无论堆多大，停顿时间都控制在10ms以内。

为什么会这么强？因为它用了染色指针和读屏障技术，大部分工作都是并发的，连重标记阶段都几乎不停顿。

适用场景：

• 超大堆内存（64GB~16TB）
• 延迟要求 < 10ms
• 金融交易、实时计算、在线游戏

核心参数：

-XX:+UseZGC              # 启用ZGC（JDK15+）
-XX:ZAllocationSpikeTolerance=2.0  # 分配波动容忍度
-XX:ZCollectionInterval=120        # 强制GC间隔（秒）
-XX:ZFragmentationLimit=25         # 允许的最大碎片率（%）

3.6 核心参数对比表

收集器	核心参数	默认值	调优建议
Serial	-XX:+UseSerialGC	客户端默认	堆<100MB时使用
Parallel	-XX:ParallelGCThreads	CPU核心数	批处理设为核心数，Web服务可减半
CMS	-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction	70	老年代增长快则调低到50~60
G1	-XX:MaxGCPauseMillis	200	设150~300，别低于100
ZGC	-XX:+UseZGC	—	JDK17+推荐，注意CPU开销

3.7 如何选择？我的决策框架

每次做GC选型，我都会问自己三个问题：

1. 堆多大？ < 100MB用Serial，100MB~4GB看延迟要求，> 4GB直接上G1或ZGC。
2. 延迟要求多高？ < 10ms选ZGC，10~200ms选G1，> 200ms选Parallel。
3. CPU资源够吗？ 多核富余用并行收集器，单核或CPU紧张用Serial或CMS。