ZGC 垃圾回收机制: 揭开历代 GC 算法的创新与变革

2023-11-08 10:58:30

在 Java 虚拟机 (JVM) 的世界中，垃圾回收 (GC) 算法扮演着至关重要的角色，负责清除不再使用的内存空间，保证程序的平稳运行。随着时间的推移，GC 算法不断演进，从单线程到多线程，从停止式到并行式，再到 ZGC 的并行整理算法，每代 GC 算法都带来更高的性能和更稳定的运行环境。

ZGC：GC 算法的革命

ZGC 垃圾回收机制是 Oracle 公司于 2018 年推出的新一代 GC 算法，它采用并行整理算法，显著减少了 GC 引起的停顿时间，是 GC 算法发展史上的一个里程碑。

ZGC 的工作原理

ZGC 垃圾回收机制的工作原理可总结为以下几个步骤：

1. 标记阶段

ZGC 算法首先并行标记不再被使用的对象，允许与应用程序线程同时执行。

2. 整理阶段

标记阶段完成后，ZGC 算法并行地将存活对象整理到连续的内存空间中。

3. 释放阶段

整理阶段完成后，ZGC 算法并行释放整理过程中产生的空闲内存空间。

ZGC 的优势

ZGC 垃圾回收机制具有以下优势：

1. 低延迟

ZGC 算法可以将 GC 引起的停顿时间控制在 10ms 以内，甚至更低，对于延迟敏感的应用程序来说是绝佳选择。

2. 高吞吐量

ZGC 算法采用并行整理算法，充分利用多核 CPU 的优势，提升了程序的吞吐量。

3. 可扩展性强

ZGC 算法能够很好地扩展到大型机器，即使在数十个 CPU 和数百 GB 内存的机器上，ZGC 算法也能保持良好的性能。

ZGC 的适用场景

ZGC 垃圾回收机制非常适合以下场景：

1. 对延迟敏感的应用程序

ZGC 算法可以控制 GC 引起的停顿时间在 10ms 以内，甚至更低，是延迟敏感型应用程序的理想选择。

2. 高吞吐量应用程序

ZGC 算法采用并行整理算法，充分利用多核 CPU 的优势，是高吞吐量应用程序的不二之选。

3. 大型机器

ZGC 算法能够很好地扩展到大型机器，即使在数十个 CPU 和数百 GB 内存的机器上，ZGC 算法也能保持良好的性能。

代码示例

以下代码示例展示了如何在 Java 程序中启用 ZGC 垃圾回收机制：

import java.lang.management.ManagementFactory;

public class ZgcExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 启用 ZGC 垃圾回收机制
        ManagementFactory.getRuntimeMXBean().addVMOption("-XX:+UseZGC");

        // 模拟对象分配和回收
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            Object obj = new Object();
            // 使用对象
            // ...
            // 释放对象
            obj = null;
        }
    }
}