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ZGC 有分代和非分代之分，ZGC 从 JDK 15 开始就可用于生产，其设计旨在实现低延迟和高可扩展性。它的大部分工作都是在应用程序线程运行时进行的，只在短时间内暂停这些线程。ZGC 的暂停时间始终以微秒为单位，因此成为要求低延迟和高可扩展性的工作负载的首选。
1.概述
在Java 21中，引入了一项新的垃圾收集器特性——分代ZGC（Generational ZGC）。分代ZGC是一种更为高效的垃圾收集器，它位于在 hotspot/gc 包中，它通过扩展Z垃圾回收器（ZGC）来维护年轻对象和年老对象的独立生成，对内存区域进行分代管理，以及采用更为精细的垃圾收集策略，使ZGC能够更频繁地收集年轻对象（这些对象往往英年早逝），从而提高了Java应用程序的性能和响应速度。
-XX:+UseZGC 命令行选项中添加 -XX:+ZGenerational 选项来选择分代 ZGC。在未来的版本中，分代 ZGC 将成为默认选项，最终非分代 ZGC 将被移除。2.什么是分代ZGC？
Generational ZGC（Z Garbage Collector）是一种用于Java虚拟机（JVM）的垃圾回收器。它是OpenJDK项目中的一个特性，旨在提供低延迟和高吞吐量的垃圾回收解决方案。
3.分代ZGC设计目标
1）使用新一代 ZGC 运行的应用程序应享有
- 降低分配停滞的风险、
- 降低堆内存开销
- 降低垃圾回收 CPU 开销。
2）与非分代 ZGC 相比，这些优势不应导致吞吐量的显著降低。应保留非分代 ZGC 的基本特性：
- 暂停时间不应超过 1 毫秒
- 支持从几百兆字节到几千兆字节的堆大小
- 以及应尽量减少手动配置
3）以最后一点为例，应无需手动配置
- 代的大小
- 垃圾回收器使用的线程数
- 或对象应在年轻代中停留多长时间
最后，与非分代ZGC相比，分代ZGC在大多数使用情况下都是更好的解决方案。我们最终应该能用分代 ZGC取代非分代 ZGC，以降低长期维护成本。
4.为什么需要分代ZGC?
传统的垃圾回收器在处理大型堆内存时可能会导致长时间的停顿，这对于需要快速响应和低延迟的应用程序来说是不可接受的。Generational ZGC的目标是减少这些停顿时间，并且能够处理非常大的堆内存。
5. 分代ZGC实现原理
Generational ZGC基于分代垃圾回收的概念，将堆内存划分为多个代。其中包括Young Generation（年轻代）和Old Generation（老年代）。具体的实现原理如下：
5.1 年轻代（Young Generation）
- 年轻代使用了Region的概念，将整个年轻代划分为多个大小相等的区域。
- 每个区域都有一个指针指向下一个可用的区域，形成一个链表结构。
- 当对象被创建时，它们首先被分配到年轻代的某个区域中。
- 当一个区域被填满时，会触发一次年轻代垃圾回收（Minor GC）。
- Minor GC使用了并行和压缩算法来回收不再使用的对象。
5.2 老年代（Old Generation）
- 老年代是存放生命周期较长的对象的区域。
- 当一个对象在年轻代经历了多次垃圾回收后仍然存活，它将被晋升到老年代。
- 当老年代空间不足时，会触发一次老年代垃圾回收（Major GC）。
- Major GC使用了并发标记和并行清理算法来回收不再使用的对象。
5.3 并发处理
Generational ZGC采用了并发处理的方式来减少停顿时间。具体包括：
- 年轻代垃圾回收过程中，应用程序可以继续执行。
- 在老年代垃圾回收过程中，应用程序也可以继续执行，只有在最后的清理阶段才会产生短暂的停顿。
6. 分代ZGC的优点
- 低延迟：Generational ZGC通过并发处理和分代回收的策略，实现了非常低的停顿时间，适合对响应时间要求高的应用场景。
- 高吞吐量：Generational ZGC在尽可能减少停顿时间的同时，也能保持较高的垃圾回收吞吐量。
- 大堆支持：Generational ZGC可以处理非常大的堆内存，适用于需要大内存容量的应用程序。
7. 分代ZGC的缺点
- 性能开销：由于并发处理和分代回收的策略，Generational ZGC会带来一定的性能开销。这主要体现在CPU和内存的使用上。
- 配置复杂：Generational ZGC有一些与性能相关的配置参数，需要根据具体场景进行调整，对于不熟悉的用户来说可能比较复杂。
8.如何启用分代 ZGC？
为确保顺利接替，将同时提供分代 ZGC 和非分代 ZGC。命令行选项 -XX:+UseZGC 将选择非分代 ZGC；要选择分代 ZGC，请添加 -XX:+ZGenerational 选项：
$ java -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational ...
在上面的代码中，我们通过添加启动参数 -XX:+UseZGC -Xmx8g 来启用分代ZGC，并将堆内存设置为 8GB。在未来的版本中，我们可以将分代 ZGC 设为默认值，届时 -XX:-ZGenerational 将选择非分代 ZGC。在更高的版本中，将会删除非分代 ZGC，到时候ZGenerational 选项将过时。
9.使用分代ZGC的注意事项
- Generational ZGC是OpenJDK项目中的新特性，虽然已经相当稳定，但仍然建议在生产环境中进行充分测试。
- 在使用Generational ZGC时，建议监控系统资源使用情况，以便及时调整配置参数或采取其他措施来优化性能。
10. 总结
分代ZGC作为Java 21的新特性，为Java垃圾收集器带来了重要的改进。通过引入分代管理、并行收集、优化内存使用和精确预测停顿时间等技术手段，分代ZGC在提高Java应用程序性能、降低资源消耗、增强可扩展性和简化管理方面具有显著优势。
