走进 ZGC 的世界：揭秘 JDK16 中的并行垃圾收集器

ZGC：以低延迟为核心的并行垃圾收集器

在 Java 生态圈中，垃圾收集器（GC）一直扮演着至关重要的角色。传统的垃圾收集器，如 CMS（Concurrent Mark Sweep）和 G1（Garbage First），虽然能够满足大多数应用程序的需求，但它们在处理大内存应用和追求低延迟场景时却显得力不从心。

ZGC 应运而生，以其独特的设计思想和实现方式，解决了传统垃圾收集器的痛点。它采用了并行垃圾回收机制，充分利用多核处理器的优势，可以同时执行多项垃圾回收任务，从而大大缩短了垃圾回收的时间。

ZGC 的工作原理

ZGC 的工作原理可以概括为四个步骤：

1. 标记： ZGC 首先会扫描整个堆内存，识别出哪些对象是可达的，哪些对象是不可达的。可达对象是指那些被其他对象引用或正在使用中的对象，而不可达对象则是那些没有任何引用指向的孤立对象。
2. 重新定位： 接下来，ZGC 会将所有可达对象重新组织到堆内存的连续区域中。这一步有助于减少内存碎片，提高内存利用率。
3. 回收： ZGC 会释放那些不可达对象的内存空间。释放内存后，这些空间就可以被新的对象所使用了。
4. 并发压缩： ZGC 会在后台不断地进行内存压缩，以减少堆内存中的碎片。内存压缩可以提高内存利用率，减少内存开销。

ZGC 的特点

ZGC 具有以下特点：

• 低延迟： ZGC 的主要目标之一就是实现低延迟。它采用了并行垃圾回收机制，可以同时执行多项垃圾回收任务，从而大大缩短了垃圾回收的时间。
• 高吞吐量： ZGC 还可以提供高吞吐量。它可以同时处理大量的垃圾回收任务，从而提高了垃圾回收的整体效率。
• 可扩展性： ZGC 具有良好的可扩展性。它可以随着处理器核心数量的增加而线性地提升性能。
• 内存开销低： ZGC 的内存开销较低。它不需要额外的内存空间来存储垃圾回收元数据。

ZGC 的适用场景

ZGC 适用于以下场景：

• 大内存应用： ZGC 非常适合处理大内存应用。它可以有效地回收大内存应用中的垃圾对象，避免内存泄漏。
• 追求低延迟的应用： ZGC 可以为追求低延迟的应用提供极低的延迟。它可以将垃圾回收时间控制在毫秒级，从而满足低延迟应用的需求。
• 对内存开销敏感的应用： ZGC 的内存开销较低。它不需要额外的内存空间来存储垃圾回收元数据，因此非常适合对内存开销敏感的应用。

ZGC 的配置

ZGC 的配置项相对较少。用户可以根据自己的需要调整以下配置项：

• 堆内存大小： 用户可以设置堆内存的大小。堆内存的大小会影响 ZGC 的性能。
• 新生代内存大小： 用户可以设置新生代内存的大小。新生代内存的大小会影响 ZGC 的垃圾回收频率。
• 并发线程数： 用户可以设置 ZGC 的并发线程数。并发线程数会影响 ZGC 的并行性。

ZGC 的内存回收

ZGC 的内存回收分为两个阶段：

• 标记阶段： 在标记阶段，ZGC 会扫描整个堆内存，识别出哪些对象是可达的，哪些对象是不可达的。
• 回收阶段： 在回收阶段，ZGC 会释放那些不可达对象的内存空间。释放内存后，这些空间就可以被新的对象所使用了。

ZGC 的并行处理

ZGC 采用了并行垃圾回收机制，可以同时执行多项垃圾回收任务。ZGC 会根据堆内存的大小和处理器核心数量自动调整并行线程数。并行线程越多，ZGC 的垃圾回收速度就越快。

ZGC 的性能优化

用户可以通过调整 ZGC 的配置项来优化其性能。以下是一些常见的性能优化技巧：

• 增大堆内存大小： 增大堆内存大小可以减少 ZGC 的垃圾回收频率，从而提高性能。
• 增大新生代内存大小： 增大新生代内存大小可以减少 ZGC 的标记阶段的时间，从而提高性能。
• 增大并发线程数： 增大并发线程数可以提高 ZGC 的并行性，从而提高性能。

结语

ZGC 是 Java 16 中引入的一款并行垃圾收集器。它采用了并行垃圾回收机制，可以同时执行多项垃圾回收任务，从而大大缩短了垃圾回收的时间。ZGC 还具有高吞吐量、可扩展性、内存开销低等特点。ZGC 非常适合处理大内存应用、追求低延迟的应用和对内存开销敏感的应用。