ZGC在jdk11只支持Linux版本，4TB的内存，STW时间控制在10ms内；jdk16已经支持16TB的内存，STW时间不超过1ms，下面主要针对jdk11版本的详解

一、堆内存结构

ZGC堆内存分为三种类型的页面即小页面（空间大小2M，存放小于256KB的对象）、中页面（空间大小32M，存放大于256KB小于4M的对象）、大页面（空间大小>32M，存放大于4M的对象）

1、什么这么设计？

标准大页（huge page）是Linux Kernel 2.6引入的，目的是通过使用大页内存来取代传统的4KB内存页面，以适应越来越大的系统内存，让操作系统可以支持现代硬件架构的大页面容量功能。

Huge pages 有两种格式大小： 2MB 和 1GB ， 2MB 页块大小适合用于 GB 大小的内存， 1GB 页块大小适合用于 TB 级别的内存； 2MB 是默认的页大小。

所以ZGC这么设置也是为了适应现代硬件架构的发展，提升性能。

2、ZGC支持NUMA

在过去，对于X86架构的计算机，内存控制器还没有整合进CPU，所有对内存的访问都需要通过北桥芯片来完成。X86系统中的所有内存都可以通过CPU进行同等访问。任何CPU访问任何内存的速度是一致的，不必考虑不同内存地址之间的差异，这称为“统一内存访问”（Uniform Memory Access，UMA）。UMA系统的架构示意图如图所示。

在UMA中，各处理器与内存单元通过互联总线进行连接，各个CPU之间没有主从关系。之后的X86平台经历了一场从“拼频率”到“拼核心数”的转变，越来越多的核心被尽可能地塞进了同一块芯片上，各个核心对于内存带宽的争抢访问成为瓶颈，所以人们希望能够把CPU和内存集成在一个单元上（称Socket），这就是非统一内存访问（Non-Uniform Memory Access，NUMA）。很明显，在NUMA下，CPU访问本地存储器的速度比访问非本地存储器快一些。下图所示是支持NUMA处理器架构示意图。

ZGC是支持NUMA的，在进行小页面分配时会优先从本地内存分配，当不能分配时才会从远端的内存分配。对于中页面和大页面的分配，ZGC并没有要求从本地内存分配，而是直接交给操作系统，由操作系统找到一块能满足ZGC页面的空间。ZGC这样设计的目的在于，对于小页面，存放的都是小对象，从本地内存分配速度很快，且不会造成内存使用的不平衡，而中页面和大页面因为需要的空间大，如果也优先从本地内存分配，极易造成内存使用不均衡，反而影响性能。

二、颜色指针

2的42次方是4TB，如果要支持4TB内存就需要占用低42位，借高几位做gc标记和重定位生成不同的64位虚拟地址，也就是说只能运行在64位机器上，并且不支持指针压缩

三、回收过程

回收过程主要分为三个阶段标记（mark）、转移（relocate）、重定位（remap）

1、标记

初始标记：GC Roots的直接关联的对象进行标记M0，需要STW
并发标记：GC Roots关联的对象继续往下根据根可达算法继续查找，这个阶段与业务线程同时进行，可能会出现漏标的情况
再标记：这个阶段修正漏标的问题，通过SATB算法解决，需要STW

2、转移

并发转移准备：计算哪些区域垃圾最多，如果一个页面全是垃圾，那就做清理操作
初始转移：初始标记所标记的对象就是初始转移要转移的对象，即GC Roots直接关联的对象，复制同时做重定位，需要STW
并发转移：并发标记所标记的对象就是并发转移要转移的对象，即GC Roots直接关联的对象的下级的对象，复制；这个阶段不需要STW，如果初始转移的对象的下级对象还没有做转移，ZGC里面有个转发表，记录并发标记对象转移后新旧地址映射，转移和插转发表是原子操作

3、重定位

并发转移的重定位是第二次垃圾回收做重定位

初始标记：上次转移GC Roots直接引用的对象内存地址做m1标识
并发标记上次并发转移对象的重定位，删转发表和修正指针的原子操作也做m2标识

四、ZGC中的读屏障

在第一次gc和第二次gc中间有访问到堆内存的并发转移还没来得及做重定位的对象，触发对象重定位和删转发表的记录做原子操作

五、ZGC触发时机

定时触发，默认为不使用，可通过ZCollectionInterval参数配置
预热触发，最多三次，在堆内存达到10%、20%、30%时触发，主要时统计GC时间，为其他GC机制使用
基于分配速率的自适应算法：最主要的GC触发方式（默认方式），其算法原理可简单描述为”ZGC根据近期的对象分配速率以及GC时间，计算出当内存占用达到什么阈值时触发下一次GC”。通过ZAllocationSpikeTolerance参数控制阈值大小，该参数默认2，数值越大，越早的触发GC。日志中关键字是“Allocation Rate”。
主动触发规则：类似于固定间隔规则，但时间间隔不固定，是ZGC自行算出来的时机，我们的服务因为已经加了基于固定时间间隔的触发机制，所以通过-ZProactive参数将该功能关闭，以免GC频繁，影响服务可用性。

六、如何选择垃圾收集器

优先调整堆的大小让服务器自己来选择
如果内存小于100M，使用串行收集器
如果是单核，并且没有停顿时间的要求，串行或JVM自己选择
如果允许停顿时间超过1秒，选择并行或者JVM自己选
如果响应时间最重要，并且不能超过1秒，使用并发收集器
4G以下可以用parallel，4-8G可以用ParNew+CMS，8G以上可以用G1，几百G以上用ZGC

ZGC垃圾收集器（-XX:+UseZGC）相关推荐

JVM垃圾回收——ZGC垃圾收集器
目录一.什么是ZGC垃圾收集器二.ZGC的内存模型三.收集过程染色指针多重映射收集过程四.优缺点五.参数配置一.什么是ZGC垃圾收集器 ZGC(Z Garbage Collector ...
G1和ZGC垃圾收集器
文章目录 G1垃圾收集器定义 G1的优势 G1架构 G1 内存布局 G1可以让用户自己设置应用暂停时间,为什么可以做到这一点? G1 缺点 G1 GC模式 G1 Young GC Mixed GC ...
java垃圾收集器zgc_java虚拟机ZGC垃圾收集器的实现方法
java虚拟机垃圾回收算法和工具是我们在学习java虚拟机的时候需要重点掌握的编程知识,而今天我们就通过案例分析来了解一下,java虚拟机ZGC垃圾收集器的实现方法. 1.染色指针 HotSpot的垃 ...
深入理解JVM - ZGC垃圾收集器
如果下面的一些概念有些不清楚的可以先看深入理解JVM - 垃圾收集器和深入理解JVM - Shenandoah垃圾收集器. ZGC(Z Garbage Collector)是一款由Oracle公司研发 ...
详解ZGC垃圾收集器
从G1垃圾收集器开始,后面的垃圾收集器都不再将堆按照新生代和老年代作为整体进行回收,都采用了局部收集的设计思想. 可能是由于G1作为第一代局部收集的垃圾收集器,所以它继续保留了新生代和老年代的概念,笔 ...
关于垃圾收集器G1与ZGC
关于垃圾收集器G1与ZGC 一.G1收集器(JKD9默认收集器) G1收集器执行一次GC的运作过程步骤: JDK1.7以上版本的Java虚拟机重要的进化特征: G1垃圾收集分类 YoungGC Mix ...
JVM堆内存与垃圾收集器
3.1 谈谈Java中不同的引用类型? Java里有不同的引用类型,分别是强引用.软引用.弱引用和虚引用; 强引用:Object object = new Object();即使内存溢出了也不会回收这 ...
垃圾收集器G1ZGC
G1收集器(-XX:UserG1GC) 为解决CMS算法产生空间碎片和其它一起系列的问题缺陷,Hotspot提供了另一中垃圾回收策略,G1(Garbage First)算法,在JDK 7u4被正式推出 ...
垃圾收集器G1和ZGC详解
垃圾收集器G1和ZGC详解 1.G1(Garbage-First) 1.1.分代特性 1.2.G1回收流程 1.3.G1回收主要算法 1.3.1.G1垃圾回收算法 1.3.2.G1筛选回收筛选算法 1 ...

ZGC垃圾收集器（-XX:+UseZGC）