12新一代的GC

不同的垃圾回收器设计的目标是不同的，如下图所示：

1.Shenandoah GC

Shenandoah 是由Red Hat开发的一款低延迟的垃圾收集器，Shenandoah 并发执行大部分 GC 工作，包括并发的整理，堆大小对STW的时间基本没有影响。

1、下载。Shenandoah只包含在OpenJDK中，默认不包含在内需要单独构建，可以直接下载构建好的。下载地址：https://builds.shipilev.net/openjdk-jdk-shenandoah/ 选择方式如下： {aarch64, arm32-hflt, mipsel, mips64el, ppc64le, s390x, x86_32, x86_64}：架构，使用arch命令选择对应的的架构。 {server,zero}：虚拟机类型，选择server，包含所有GC的功能。 {release, fastdebug, Slowdebug, optimization}：不同的优化级别，选择release，性能最高。 {gcc*-glibc*, msvc*}：编译器的版本，选择较高的版本性能好一些，如果兼容性有问题（无法启动），选择较低的版本。

2、配置。将OpenJDK配置到环境变量中，使用java –version进行测试。打印出如下内容代表成功。

3、添加参数，运行Java程序。

-XX:+UseShenandoahGC 开启Shenandoah GC

-Xlog:gc 打印GC日志

packageorg.sample;
importcom.sun.management.OperatingSystemMXBean;
importorg.openjdk.jmh.annotations.*;
importorg.openjdk.jmh.infra.Blackhole;
importorg.openjdk.jmh.runner.Runner;
importorg.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
importorg.openjdk.jmh.runner.options.Options;
importorg.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;

importjava.lang.management.ManagementFactory;
importjava.lang.management.MemoryMXBean;
importjava.lang.management.MemoryUsage;
importjava.util.ArrayList;
importjava.util.List;
importjava.util.concurrent.TimeUnit;

//执行5轮预热，每次持续2秒
@Warmup(iterations = 5, time = 2, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
//输出毫秒单位
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
//统计方法执行的平均耗时
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
//java -jar benchmarks.jar -rf json
@State(Scope.Benchmark)
publicclassMyBenchmark {

    //每次测试对象大小 4KB和4MB@Param({"4","4096"})
    intperSize;

    privatevoidtest(Blackhole blackhole){

        //每次循环创建堆内存60%对象 JMX获取到Java运行中的实时数据MemoryMXBean memoryMXBean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
        //获取堆内存大小MemoryUsage heapMemoryUsage = memoryMXBean.getHeapMemoryUsage();
        //获取到剩余的堆内存大小longheapSize = (long) ((heapMemoryUsage.getMax() - heapMemoryUsage.getUsed()) * 0.6);
        //计算循环次数longsize = heapSize / (1024 * perSize);

        for(inti = 0; i < 4; i++) {
            List<byte[]> objects = newArrayList<>((int)size);
            for(intj = 0; j < size; j++) {
                objects.add(newbyte[1024 * perSize]);
            }
            blackhole.consume(objects);
        }
    }

    @Benchmark
    @Fork(value = 1,jvmArgsAppend = {"-Xms4g","-Xmx4g","-XX:+UseSerialGC"})
    publicvoidserialGC(Blackhole blackhole){
        test(blackhole);
    }
    
    @Benchmark
    @Fork(value = 1,jvmArgsAppend = {"-Xms4g","-Xmx4g","-XX:+UseParallelGC"})
    publicvoidparallelGC(Blackhole blackhole){
        test(blackhole);
    }
    
    @Benchmark
    @Fork(value = 1,jvmArgsAppend = {"-Xms4g","-Xmx4g"})
    publicvoidg1(Blackhole blackhole){
        test(blackhole);
    }

    @Benchmark
    @Fork(value = 1,jvmArgsAppend = {"-Xms4g","-Xmx4g","-XX:+UseShenandoahGC"})
    publicvoidshenandoahGC(Blackhole blackhole){
        test(blackhole);
    }


    publicstaticvoidmain(String[] args) throwsRunnerException {

        Options opt = newOptionsBuilder()
                .include(MyBenchmark.class.getSimpleName())
                .forks(1)
                .build();

        newRunner(opt).run();
    }
}

测试结果：

Shenandoah GC对小对象的GC停顿很短，但是大对象效果不佳。

2.ZGC

ZGC 是一种可扩展的低延迟垃圾回收器。ZGC 在垃圾回收过程中，STW的时间不会超过一毫秒，适合需要低延迟的应用。支持几百兆到16TB 的堆大小，堆大小对STW的时间基本没有影响。

ZGC降低了停顿时间，能降低接口的最大耗时，提升用户体验。但是吞吐量不佳，所以如果Java服务比较关注QPS（每秒的查询次数）那么G1是比较不错的选择。

OracleJDK和OpenJDK中都支持ZGC，阿里的DragonWell龙井JDK也支持ZGC但属于其自行对OpenJDK 11的ZGC进行优化的版本。

建议使用JDK17之后的版本，延迟较低同时无需手动配置并行线程数。

分代 ZGC添加如下参数启用 -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational

非分代 ZGC通过命令行选项启用 -XX:+UseZGC

ZGC在设计上做到了自适应，根据运行情况自动调整参数，让用户手动配置的参数最少化。

自动设置年轻代大小，无需设置-Xmn参数。

自动晋升阈值（复制中存活多少次才搬运到老年代），无需设置-XX:TenuringThreshold。

JDK17之后支持自动的并行线程数，无需设置-XX:ConcGCThreads。

需要设置的参数： -Xmx 值最大堆内存大小。这是ZGC最重要的一个参数，必须设置。ZGC在运行过程中会使用一部分内存用来处理垃圾回收，所以尽量保证堆中有足够的空间。设置多少值取决于对象分配的速度，根据测试情况来决定。

可以设置的参数： -XX:SoftMaxHeapSize=值。ZGC会尽量保证堆内存小于该值，这样在内存靠近这个值时会尽早地进行垃圾回收，但是仍有可能会超过该值。例如，-Xmx5g -XX:SoftMaxHeapSize=4g 这个参数设置，ZGC会尽量保证堆内存小于4GB，最多不会超过5GB。

@Benchmark
@Fork(value = 1,jvmArgsAppend = {"-Xms4g","-Xmx4g","-XX:+UseZGC","-XX:+UseLargePages"})
publicvoidzGC(Blackhole blackhole){
    test(blackhole);
}

@Benchmark
@Fork(value = 1,jvmArgsAppend = {"-Xms4g","-Xmx4g","-XX:+UseZGC","-XX:+ZGenerational","-XX:+UseLargePages"})
publicvoidzGCGenerational(Blackhole blackhole){
    test(blackhole);
}

ZGC整体表现还是非常不错的，分代也让ZGC的停顿时间有更好的表现。

ZGC 中可以使用Linux的Huge Page大页技术优化性能，提升吞吐量、降低延迟。

注意：安装过程需要 root 权限，所以ZGC默认没有开启此功能。

操作步骤：

1、计算所需页数，Linux x86架构中大页大小为2MB，根据所需堆内存的大小估算大页数量。比如堆空间需要16G，预留2G（JVM需要额外的一些非堆空间），那么页数就是18G / 2MB = 9216。

2、配置系统的大页池以具有所需的页数（需要root权限）：

$ echo 9216 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages

3、添加参数-XX:+UseLargePages 启动程序进行测试

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Lee8
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2025-11-28 19:21 回复
Crystal4716
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2025-11-30 19:31 回复
Regina2967
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2025-12-02 10:22 回复
Fallon4341
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2025-12-12 02:33 回复
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Ann832
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Miguel2674
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2025-12-22 06:19 回复
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2026-03-13 00:28 回复

12新一代的GC

1.Shenandoah GC

2.ZGC

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