ZGC介绍

特点

• 低延迟：能将垃圾回收导致的应用程序停顿时间控制在亚毫秒级别，通常不超过 10ms，对于对响应速度要求极高的应用，如金融交易系统、实时游戏等非常关键。
• 可扩展性：能适应不同规模的内存和不同数量的处理器核心，无论是小型服务器还是大型数据中心，随着硬件资源增加，性能也能相应提升。
• 并发执行：大部分垃圾回收工作可与应用程序运行同时进行，减少对应用程序执行的影响，提高整体应用程序吞吐量。
• 内存整理：在回收垃圾时对内存进行整理，使内存空间更规整，提高内存利用率，减少碎片，提升后续内存分配效率。

原理

• 染色指针：将指针的高位部分用于标记对象的状态信息，如对象是否存活、是否可移动等。在垃圾回收中无需对对象本身进行过多额外标记操作，直接通过指针就能快速获取对象相关状态，提高回收效率。
• 并发标记：在应用程序运行期间，通过多线程并发地对内存中的对象进行标记，确定存活对象和垃圾对象，减少对应用程序执行的干扰。
• 并发转移：标记出垃圾对象和存活对象后，并发地将存活对象转移到新的内存区域，通过多线程并发操作实现内存整理和对象重新分配，降低对应用程序的影响。

流程

• 初始标记：短暂暂停应用程序，标记出根对象，如线程栈、静态变量等直接或间接引用的对象，为后续并发标记奠定基础。
• 并发标记：在应用程序运行期间，多线程并发地对内存中的对象进行标记，确定存活对象和垃圾对象。
• 再标记：并发标记完成后，由于标记期间可能有新对象被引用或已有对象引用关系发生变化，需再次短暂暂停应用程序，对这些变化进行重新标记，确保标记结果准确。
• 并发转移：标记准确无误后，并发地将存活对象转移到新的内存区域，同时整理内存，使内存更规整。
• 清理：存活对象转移完成后，对原内存区域中剩下的垃圾对象进行清理，释放内存空间供后续使用。

应用场景

• 高频交易系统：在金融高频交易中，每毫秒延迟都可能导致巨大损失。ZGC 能确保交易系统处理大量交易数据时，垃圾回收不影响交易实时处理，保证交易快速、准确执行。
• 实时游戏开发：对于实时在线游戏，玩家操作响应需即时反馈。ZGC 的低延迟垃圾回收特性可让游戏服务器处理众多玩家操作指令时，保持流畅运行状态，避免游戏卡顿。
• 云计算平台：云计算环境下，众多租户共享资源，对内存管理和垃圾回收效率要求高。ZGC 的可扩展性和低延迟特点使其能适应云计算平台复杂多变的内存需求和高并发场景，为租户提供稳定服务。

与 G1 垃圾收集器的比较

• 相似点：都采用分区管理内存的方式，将内存划分为多个区域；都有一定程度的并发执行能力，部分垃圾回收工作可与应用程序同时进行。
• 区别：ZGC 的暂停时间比 G1 更短，能达到亚毫秒级别；ZGC 在垃圾回收过程中对内存整理效果更好，能使内存更规整，提高内存利用率；ZGC 采用了染色指针技术标记对象状态，G1 则没有。