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原文地址：The Z Garbage Collector algorithm
原文作者：Jesús Navarrete
译者：maybelence
介绍
ZGC 最早作为 JDK11 中的预览个性公布，去年 9 月 15 号，
随着 JDK 15 的正式公布，也带来了 ZGC 的正式版本。
ZGC 是可伸缩的低提早垃圾收集器，最大 GC 暂停工夫为 10 毫秒，可能解决从几兆字节到几 TB 的堆，最大吞吐量升高了 15%。
JVM 垃圾收集器
截止目前，JVM 曾经引入了一系列乏味的垃圾收集算法。上面列出了几个最重要的垃圾收集算法:
- 串行（低内存占用）：应用单线程来工作，实用于单处理器计算机，并且针对内存不足（嵌入式零碎）进行了优化。
- 并行（吞吐量收集器）：并行进行主要收集，以缩小垃圾收集的开销。实用于多处理器硬件上运行的中型到大型数据集应用程序。
- CMS（并发标记扫描收集器）：具备较短的垃圾收集器暂停工夫。专为具备大量长寿命对象或大量应用期限的应用程序而设计。
- G1（吞吐量 / 等待时间均衡）：Garbage-First 是服务器款式的垃圾收集器，实用于具备大内存的多处理器计算机。它试图以高概率满足 GC 暂停工夫指标，同时实现高吞吐量。全堆操作（例如全局标记）与应用程序线程同时执行。这样能够避免与堆或流动数据大小成比例的中断。
- ZGC（低提早）
串行和并行称为 stop of the world 算法。CMS 在 JDK 9 中已弃用，用 G1 代替。
这里要强调 ZGC 能够并行处理所有沉重的操作，而其余算法却无奈做到（具体细节见下文）。
深刻理解 ZGC
ZGC 是一种并发的低提早算法，除了线程堆栈扫描外，它所有其余操作（标记，压缩，参考解决，重定位集抉择，StringTable 清理，JNI WeakRef 清理，JNI GlobalRefs 扫描和类卸载）都是并行的。所以该算法对于低提早的确十分有用。
ZGC 暂停工夫并不随堆或流动大小而减少，而是与根汇合的一个子集的大小相干（您的应用程序正在应用的 Java 线程数）。也就是依然在 Stop-The-World 阶段扫描线程栈。 然而从 JDK 16 开始，对线程栈的扫描是并行处理的，也就是说在扫描栈的时候应用程序能够同时运行。
原作者写的时候是 JDK15 , 这里我补充了一下 JDK 16 对 ZGC 的变动
从算法的角度来看，它是一个并发收集器，它在 Java 线程继续执行的同时实现了所有沉重的工作。它是一个基于区域的收集器，这意味着将堆划分为较小的区域，并且压缩工作将集中于这些区域的子集，即那些垃圾最多的区域。它是 NUMA 感知 的，因为 CPU 具备本地内存，因而能够缩小提早。它应用黑白指针和负载屏障，将在以下各节中进行具体介绍。而且它是一个繁多的一代收集器，它没有以前回收机制的年老代或老年代。
ZGC 阶段
ZGC 的 GC 周期分为三个阶段。
在第一阶段（暂停标记开始）中，ZGC 遍历对象图以将对象标记为流动或无用。此阶段还包含从新映射实时数据。
第二阶段是“暂停标记完结”，此阶段实现参考预处理。在该阶段还实现了类卸载和重定位集的抉择。
暂停重定位启动是最初一个阶段，在此阶段要进行大量的压缩堆工作。
黑白指针
这是 ZGC 中的外围设计概念。该算法应用 64 位对象指针中的一些未应用的位来存储一些元数据，从而能够查找，标记，定位和从新映射对象。下图显示了 64 位对象指针和每个位的含意。
内存屏障
它是 JAVA 即时编译器在某些重要地位注入的代码。目标是查看加载的对象援用是否具备不良的色彩。当线程从堆中加载对象援用时，将运行负载屏障代码。
调优选项
从 JDK 11 到 JDK 15 发行版，如果要应用 ZGC 算法，必须解锁试验选项：
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC如果是 JDK 15 之后的版本，只须要指定一下内容：
-XX:+UseZGCZGC 的设计易于调整。上面是特定的 ZGC 选项的列表：
为了晓得应用的工夫并查看无关算法行为的一些数字，咱们能够打印一些垃圾收集器日志，抉择 ZGC 来查看简略日志时，只需增加以下命令即可：
-XX:+UseZGC -Xmx<size> -Xlog:gc如果您想打印带有更多详细信息的垃圾收集器日志，能够执行以下操作：
-XX:+UseZGC -Xmx<size> -Xlog:gc*接下来让咱们看看其余乏味的调优选项。
设置堆大小
ZGC 中最重要的调整选项之一是设置最大堆大小 (-Xmx<size>)。咱们必须为咱们的应用程序找到正确的值，因为咱们不想失落内存，并且心愿在 GC 运行时容许咱们的应用程序有足够的空间用于流动对象和调配。以下是应用示例：
-XX:+UseZGC Xmx<size> 设置 GC 并发线程
只管 ZGC 具备启发式性能，能够主动抉择此数字，但有时，依据咱们的应用程序，指定并发 GC 线程数可能会很乏味。此选项确定 GC 将占用多少 CPU，因而您必须小心要提供的容量。
将未应用的内存返回到操作系统
区别于其余的 GC 算法，ZGC 勾销提交未应用的内存，将其返回给操作系统。对于可能会占用内存的应用程序，这可能是必须的。如果要禁用此选项，则能够应用 -XX：-ZUncommit。
-XX:+UseZGC -Xmx<size> -XX:-ZUncommit在 Linux 上启用大页面
此选项可进步性能，而且没有任何隐患。惟一的问题是它须要 root 受权，这就是为什么它不是默认选项，并且可能无奈为您的应用程序启用它的起因。查看文档以正确设置此选项。它须要筹备一些货色，选项如下所示：
-XX:+UseZGC -Xms16G -Xmx16G -XX:+UseLargePages在 Linux 上启用通明的大页面
不倡议将 Huges 页面用于对提早敏感的应用程序，只管它能够代替以前的调整选项。
-XX:+UseZGC -… -XX:+UseLargePages -XX:+UseTransparentHugePages在这种状况下，我强烈建议您在应用程序中进行试验，并留神峰值，如果呈现峰值，那么您可能就无奈抉择这种状况。
启用 NUMA 反对
ZGC 在默认状况下启用 NUMA 反对。这会将 Java 堆调配定向到 NUMA 本地内存。JVM 能够主动禁用它，如果您须要显式笼罩行为，则能够应用选项 -XX：+ UseNUMA 或 -XX：-UseNUMA。
-XX:+UseZGC -Xmx<size> -XX:+UseNUMA或者
-XX:+UseZGC -Xmx<size> -XX:-UseNUMA该算法的 Wiki 页面上还有更多具体的信息。