MinorGC/MajorGC/FullGC 对比

三种 GC 的区别

很多初学者对 MinorGC、MajorGC、FullGC 三个概念混淆不清。这一节把它们放在一起对比，厘清概念。

MinorGC：年轻代的垃圾回收

触发条件

当 Eden 区空间不足 时触发 MinorGC。

public class MinorGCDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 不断创建对象，直到 Eden 区满
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        int i = 0;
        while (true) {
            list.add(new byte[1024 * 1024]);  // 每次分配 1MB
            i++;
            // 当 Eden 区满，触发 MinorGC
        }
    }
}

回收过程

MinorGC 采用复制算法：

1. 扫描 Eden 区和 From Survivor 区，找出所有存活对象
2. 存活对象复制到 To Survivor 区
3. Eden 区和 From Survivor 区清空
4. From Survivor 和 To Survivor 角色互换

MinorGC 前：
┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Eden (满)        │   S0 (部分存活)   │   S1 (空)      │
│ [ObjA][ObjB]... │   [ObjC]         │               │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

MinorGC 后：
┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Eden (已清空)     │   S0 (空)        │   S1 (存活对象)  │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↑
              ObjA, ObjB, ObjC 全部复制到这里

关键特点

• 停顿时间短：年轻代通常较小，扫描和复制速度快（通常几十毫秒）
• 频率高：MinorGC 非常频繁，是日常 GC 的主力
• 对象晋升：存活超过 Survivor 区容量或年龄达到阈值 → 晋升老年代

MajorGC / OldGC：老年代的垃圾回收

触发条件

当老年代空间不足时触发 MajorGC（或 OldGC）。

public class MajorGCDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 模拟大量对象晋升老年代
        List<byte[]> bigObjects = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            // 分配大对象，直接进入老年代
            bigObjects.add(new byte[10 * 1024 * 1024]);  // 10MB × 100 = 1GB
        }
    }
}

回收过程

MajorGC 通常采用标记-清除算法或标记-压缩算法：

1. 扫描老年代，标记所有存活对象
2. 清除未标记的对象（或者压缩存活对象）
3. 如果空间仍然不足，触发 FullGC

MajorGC 的速度比 MinorGC 慢得多，因为老年代的容量通常是年轻代的 2~3 倍。

FullGC：全面的垃圾回收

触发条件

FullGC 是最重量级的 GC，触发条件很多：

1. 老年代空间不足：MinorGC 晋升时担保失败
2. System.gc()：调用系统 GC（不一定生效，取决于 JVM 实现）
3. 元空间不足：JDK 8+ 元空间满了
4. 代码缓存不足：JIT 编译器没有足够的空间缓存编译后的代码
5. 手动触发：RMI、JMX 等定时 FullGC

public class FullGCDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 触发 FullGC 的几种方式：

        // 1. System.gc()
        System.gc();  // 建议执行 FullGC，不保证

        // 2. Runtime.getRuntime().gc()
        Runtime.getRuntime().gc();

        // 3. JMX 手动触发
        // ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans()
        //     .forEach(gc -> gc.collect());
    }
}

FullGC 的全面性

FullGC 会扫描整个堆（年轻代 + 老年代）和元空间，停顿时间可能从几百毫秒到几秒不等。

MinorGC：只扫描年轻代（Eden + Survivor）
MajorGC：只扫描老年代
FullGC：扫描整个堆 + 元空间

三种 GC 的对比

维度	MinorGC	MajorGC	FullGC
触发条件	Eden 区满	老年代满	老年代满/元空间满/显式调用
回收区域	年轻代	老年代	整个堆 + 元空间
回收算法	复制算法	标记-清除/压缩	视 GC 收集器而定
停顿时间	短（几十毫秒）	中等（数百毫秒）	长（数百毫秒到秒级）
发生频率	高（每分钟多次）	低（每小时几次）	低（每天几次或更少）
是否 Stop-The-World	是（但时间短）	是（CMS 等并发时不同）	是（且时间长）

Stop-The-World：GC 的代价

所有 GC 都会触发 Stop-The-World（STW）——暂停所有应用线程，直到 GC 完成。

public class STWDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // STW 期间，整个程序停顿
        // GC 线程工作，所有 Java 线程暂停
        // 线程无法响应请求，无法分配内存
        // ...
    }
}

不同 GC 的 STW 表现

GC 收集器	STW 程度
Serial GC	全程 STW，最长停顿
Parallel GC	FullGC 时 STW，并行缩短停顿
CMS GC	初始标记 + 最终标记 STW，并发阶段不 STW
G1 GC	初始标记 + 最终标记 + cleanup 部分 STW
ZGC / Shenandoah	极短 STW（亚毫秒级）

实战建议

1. MinorGC 频繁是正常的：说明 Eden 区合理利用
2. MinorGC 后大量对象晋升要警惕：说明 Survivor 区太小或对象生命周期异常
3. FullGC 频繁是问题：需要调优或升级 GC 收集器
4. 使用 G1：JDK 11+ 默认，平衡吞吐和停顿

本节小结

三种 GC 的核心区别在于扫描范围和停顿时间：

• MinorGC：年轻代，频率高，时间短
• MajorGC：老年代，频率低，时间中等
• FullGC：全堆 + 元空间，频率最低，时间最长

理解三种 GC 的区别，是理解 GC 调优的基础。下一节，我们来看 堆空间 GC 举例与日志分析。