垃圾回收机制（GC）及常见垃圾收集器（Serial、ParNew、CMS、G1）。
垃圾回收机制（GC）
GC（Garbage Collection）是Java虚拟机（JVM）中的一项重要功能，用于自动管理堆内存中不再使用的对象，释放其占用的内存空间。GC通过标记和回收无效对象来实现内存的回收和释放，以避免内存泄漏和溢出。
GC的主要流程包括：
- 对象的标记：GC首先标记出所有活动对象，即仍然被引用或可达的对象。它从一组根对象开始，逐步遍历对象图，将可达的对象标记为活动对象，未标记的对象则被认为是无效的。
- 垃圾回收：在标记完成后，GC会对未标记的对象进行回收。具体的回收算法可以是不同的，常见的算法包括标记-复制算法、三色标记算法等。
- 内存压缩和整理：某些垃圾回收算法在回收完对象后，可能会产生内存碎片。为了优化内存使用，GC可能会进行内存压缩和整理操作，使得分配的对象在内存中连续存放，减少内存碎片的影响。
GC的优点是可以自动管理内存，减少了手动内存管理的复杂性，避免了内存泄漏和溢出的问题。但是，GC也会带来一定的性能开销。因此，在开发Java应用程序时，需要合理配置GC的参数和调整垃圾回收策略，以平衡性能和内存的使用。
常见垃圾收集器
JVM提供了多种垃圾收集器，每种收集器都有其特定的应用场景和优缺点。以下是几种常见的垃圾收集器：
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Serial收集器
- 特点：单线程进行垃圾回收，回收时暂停所有应用线程（Stop-The-World，简称STW）。
- 算法：新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
- 优点：简单高效，没有多线程交互开销。
- 缺点：回收时暂停应用线程，影响用户体验。
- 应用场景：适用于单CPU环境或内存较小的应用。
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ParNew收集器
- 特点：Serial收集器的多线程版本，使用多线程进行垃圾回收。
- 算法：与Serial收集器相同，新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
- 优点：在多CPU环境下，回收效率高于Serial收集器。
- 缺点：仍然需要暂停应用线程进行垃圾回收。
- 应用场景：适用于多CPU环境，且需要较短的垃圾回收停顿时间的应用。
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CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器
- 特点：以获取最短停顿时间为目标的收集器，实现了用户线程和垃圾收集线程同时工作。
- 算法：采用标记-清除算法。
- 优点：并发收集，低停顿，高用户体验。
- 缺点：对CPU资源敏感，会和服务争抢资源；无法处理浮动垃圾；标记-清除算法产生空间碎片。
- 应用场景：适用于需要高并发、低停顿时间的应用，如Web服务器等。
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G1（Garbage-First）收集器
- 特点：面向服务器的垃圾收集器，主要针对配备多颗处理器和大容量内存的机器，以极高的概率满足停顿时间要求同时还具备高吞吐量。
- 算法：将堆划分为多个大小相等的区域（Region），并使用复制算法和标记-整理算法进行垃圾回收。
- 优点：可预测的停顿时间，高吞吐量，适用于大内存、多处理器的环境。
- 缺点：相对于其他收集器来说，G1收集器的实现较为复杂。
- 应用场景：适用于需要高吞吐量、低停顿时间，且内存较大的应用，如大型数据库服务器等。
总之，在选择垃圾收集器时，需要根据应用的具体需求和运行环境进行综合考虑。不同的垃圾收集器在性能、停顿时间、内存使用等方面各有优劣，选择合适的垃圾收集器可以显著提高应用的性能和稳定性。
JVM参数调优（堆大小、栈大小、垃圾收集器选择）。
JVM（Java虚拟机）参数调优是提升Java应用性能的重要手段，主要涉及堆大小、栈大小以及垃圾收集器的选择。以下是对这些方面的详细调优建议：
一、堆大小设置
JVM中的堆是存放对象实例的内存区域，堆大小设置直接影响应用的性能和稳定性。
- 最大堆大小（-Xmx）：设置JVM最大可用内存。这个值受限于操作系统的数据模型（32位或64位）、系统的可用虚拟内存以及物理内存。例如，在64位系统上，可以设置为较大的值，如-Xmx4096m（4GB）。
- 初始堆大小（-Xms）：设置JVM初始内存。为了避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存，可以将此值设置为与-Xmx相同。
- 年轻代大小（-Xmn或-XX:NewSize/-XX:MaxNewSize）：年轻代包括Eden区和两个Survivor区，是存放新生成对象的内存区域。增大年轻代可以减少年老代的压力，但也会增加垃圾回收的频率。Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。
二、栈大小设置
栈是存放线程局部变量和方法的内存区域，栈大小设置影响线程的创建和性能。
- 线程栈大小（-Xss）：设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后，默认每个线程堆栈大小为1MB。根据应用的线程所需内存大小进行适当调整，减小这个值能生成更多的线程，但操作系统对进程内的线程数有限制，经验值在3000~5000左右。
三、垃圾收集器选择
JVM提供了多种垃圾收集器，每种收集器都有其特点和适用场景。
- 串行收集器（Serial GC）：适用于小数据量、单CPU环境。它是client模式下默认的GC方式，也可通过-XX:+UseSerialGC来强制指定。
- 并行收集器（Parallel GC）：适用于多CPU、大内存环境，以吞吐量优先。它是server模式下默认的GC方式，也可通过-XX:+UseParallelGC来强制指定。可以配置并行收集器的线程数（-XX:ParallelGCThreads），以及每次年轻代垃圾回收的最长时间（-XX:MaxGCPauseMillis）。
- 并发收集器（CMS GC）：适用于对响应时间有严格要求的环境，如应用服务器、电信领域。它主要目标是减少垃圾收集时的停顿时间。可以通过-XX:+UseConcMarkSweepGC来启用CMS收集器，并配置相关参数如-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction（运行多少次GC后对内存空间进行压缩、整理）和-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection（打开对年老代的压缩）。
- G1收集器：适用于大堆内存和多核CPU环境，是JDK9及以后版本的默认GC。它结合了并行和并发收集的特点，能够自动调整堆大小，减少停顿时间。
在选择垃圾收集器时，需要综合考虑应用的需求、堆大小和硬件配置、JVM版本和支持等因素。最佳方式是通过实际测试和性能评估来确定最适合的垃圾收集器。
综上所述，JVM参数调优是一个复杂而细致的过程，需要根据具体的应用场景和性能需求进行灵活配置。通过合理的堆大小设置、栈大小调整和垃圾收集器选择，可以显著提升Java应用的性能和稳定性。