Java垃圾收集器演进本质是停顿时间、吞吐量与内存开销的权衡，分代设计为共同起点，年轻代用复制算法、老年代用标记-整理/清除，跨代引用靠卡表优化；Serial与Parallel系列侧重吞吐优先，CMS与G1则转向并发与分区以降低停顿。
Java垃圾收集器的演进，本质是围绕“停顿时间、吞吐量、内存开销”三者权衡的持续突破。从单线程STW的Serial，到毫秒级暂停的ZGC，每一次升级都解决了一类典型场景的痛点——不是越新越好，而是匹配才关键。
分代设计：所有收集器的共同起点
现代JVM默认采用分代模型，基于“绝大多数对象朝生夕死”这一弱分代假说。堆被划分为年轻代（Eden + 两个Survivor）和老年代：
- 年轻代用复制算法：存活对象少，复制成本低，天然适合高频Minor GC
- 老年代用标记-整理或标记-清除：对象寿命长，全堆扫描代价高，是STW的主要来源
- 跨代引用通过卡表（Card Table）优化记录，避免每次GC都扫描整个老年代
串行与并行：吞吐优先的早期方案
Serial和Parallel系列面向资源受限或追求高吞吐的场景：
- Serial：单线程、无额外内存开销，适合单核CPU或小型桌面应用；新生代用复制，老年代用标记-整理
- Parallel Scavenge（吞吐量优先）：多线程新生代回收，配合Parallel Old，目标是最大化CPU利用率；通过-XX:MaxGCPauseMillis不设限，而是用-XX:GCTimeRatio控制GC时间占比
- ParNew：多线程版Serial，唯一能与CMS搭配的新生代收集器，常见于CMS过渡期的老系统
并发与分区：降低停顿的技术分水岭
CMS和G1标志着从“让步式优化”转向“主动重构”：
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- CMS：以“并发标记-清除”尝试消除老年代STW，但无法整理碎片，长期运行易触发Full GC；适用于响应敏感、堆不太大（
- G1：将堆划为固定大小Region，按垃圾密度选择回收子集；通过-XX:MaxGCPauseMillis设定目标停顿，兼顾可预测性与大堆支持；但Remembered Set维护开销明显，超大堆下元空间或Humongous对象仍可能引发意外停顿
ZGC与Shenandoah：真正面向低延迟的下一代
它们不再妥协于“分代+STW”框架，转而用硬件特性与新算法打破瓶颈：
- ZGC（JDK11起）：使用染色指针（Colored Pointers），把标记信息直接编码在64位地址的高位；并发标记、并发转移、并发重映射全程不停顿，停顿稳定在10ms内，支持TB级堆
- Shenandoah（OpenJDK12起）：用转发指针（Brooks Pointer）实现对象移动时的引用一致性，同样做到几乎无STW，停顿与堆大小无关，更适合容器化弹性伸缩环境
- 二者共性：都需要64位平台、大内存支持；不依赖分代假设，但实际仍常配合分代策略使用（如ZGC也区分年轻代/老年代Region）
选型不是追新，而是看业务真实约束：小服务用Serial或Parallel足够；Web API类应用倾向G1或ZGC；金融高频交易系统则可能直接锚定ZGC。参数调优永远建立在压测数据之上，而非理论最优。
