Java - Z Garbage Collector (ZGC)

Bonjour, futurs magiciens Java ! ? Je suis ravi d'être votre guide dans ce voyage passionnant dans le monde de Java et son mécanisme avancé de collecte des déchets, le Z Garbage Collector (ZGC). Ne vous inquiétez pas si vous êtes nouveau en programmation ; nous commencerons par les bases et nous nous dirigerons vers des niveaux plus avancés. Alors, prenez votre boisson préférée, mettez-vous à l'aise, et plongeons-y !

Qu'est-ce que ZGC ?

Imaginez-vous à une fête sans fin (ça sonne fun, non ?). Au fil de la fête, les invités laissent derrière eux des verres vides, des assiettes et d'autres ordures. Maintenant, vous ne voudriez pas que la fête s'arrête juste pour nettoyer, n'est-ce pas ? C'est là que notre héros, le Z Garbage Collector, entre en jeu !

ZGC, ou le Z Garbage Collector, est comme une équipe de nettoyage super efficace et invisible pour vos programmes Java. Il est conçu pour gérer de grandes quantités de mémoire (jusqu'à des terabytes !) tout en maintenant un fonctionnement fluide de votre programme, avec des pauses minimales.

Un Brève Histoire

ZGC a été introduit dans Java 11 en tant que fonctionnalité expérimentale et est devenu opérationnel dans Java 15. Il est le résultat de années de recherche et de développement par les esprits brillants d'Oracle, visant à résoudre les défis de la gestion de la mémoire dans les applications Java à grande échelle.

Fonctionnalités du Z Garbage Collector

Analysons les superpouvoirs de ZGC :

Latence Faible : ZGC peut effectuer la collecte des déchets en quelques millisecondes, indépendamment de la taille du tas. Cela signifie que votre application Java reste réactive, même lors de la gestion de masses de données énormes.
Évolutivité : Que votre tas soit de 8 Mo ou de 16 To, ZGC vous couvre. Il est conçu pour gérer efficacement une large gamme de tailles de mémoire.
Traitement Concomitant : ZGC effectue la plupart de son travail pendant que votre application est en cours d'exécution, minimisant ainsi la nécessité de pauses "stop-the-world".
Pointeurs Colorés : ZGC utilise une technique appelée "pointeurs colorés" pour suivre les objets, ce qui aide à une collecte des déchets plus rapide.
Gestion Dynamique de la Mémoire : ZGC peut retourner la mémoire inutilisée au système d'exploitation, aidant à optimiser la performance globale du système.

Utilisation de ZGC

Maintenant, mettons-nous au travail et voyons comment nous pouvons utiliser ZGC dans nos programmes Java !

Activation de ZGC

Pour activer ZGC, vous devez ajouter un drapeau en ligne de commande lors de l'exécution de votre application Java. Voici comment le faire :

java -XX:+UseZGC YourJavaProgram

Cela indique à la Machine Virtuelle Java (JVM) d'utiliser ZGC au lieu du collecteur de déchets par défaut.

Ajustement de ZGC

ZGC est conçu pour fonctionner bien dès le départ, mais vous pouvez le régler pour vos besoins spécifiques. Voici quelques drapeaux utiles :

Drapeau	Description
`-XX:ZCollectionInterval=<secondes>`	Définit le temps entre les cycles de collecte des déchets
`-XX:ZAllocationSpikeTolerance=<facteur>`	Ajuste la réponse de ZGC aux augmentations soudaines du taux d'allocation
`-XX:ZFragmentationLimit=<pourcentage>`	Définit la fragmentation maximale autorisée du tas

Regardons un exemple de la manière dont vous pourriez utiliser ces drapeaux :

java -XX:+UseZGC -XX:ZCollectionInterval=300 -XX:ZAllocationSpikeTolerance=5 MyJavaApp

Cette commande active ZGC, définit l'intervalle de collecte à 300 secondes et augmente la tolérance aux pics d'allocation à 5.

Une Simple Démo de ZGC

Pour vraiment apprécier ZGC, créons un simple programme Java qui alloue beaucoup de mémoire :

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ZGCDemo {
public static void main(String[] args) {
List<byte[]> list = new ArrayList<>();
while (true) {
byte[] b = new byte[1024 * 1024]; // Alloue 1Mo
list.add(b);
if (list.size() % 100 == 0) {
System.out.println("Alloué " + list.size() + "Mo");
try {
Thread.sleep(1000); // Endort pour 1 seconde
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

Ce programme alloue continuellement de la mémoire en tranches de 1 Mo. Sans une collecte efficace des déchets, il serait rapidement à court de mémoire. Mais avec ZGC, il peut fonctionner pendant longtemps sans problème.

Pour l'exécuter avec ZGC, utilisez :

java -XX:+UseZGC ZGCDemo

Vous remarquerez que même si le programme alloue de plus en plus de mémoire, il reste réactif et vous ne verrez pas de longues pauses.

ZGC vs. Autres Collecteurs de Déchets

ZGC n'est pas le seul collecteur de déchets en ville. Voyons comment il se compare à d'autres options populaires :

G1GC (Garbage-First Garbage Collector) :

Pro : Bon pour les grands tas et les temps de pause faibles
Con : Pas aussi faible en latence que ZGC pour les tas très grands

ParallelGC :

Pro : Bon débit pour le traitement par lots
Con : Peut avoir des temps de pause plus longs que ZGC

CMS (Concurrent Mark Sweep) :

Pro : Temps de pause faibles
Con : Déprécié dans Java 9 et supprimé dans Java 14

ZGC brille lorsqu'il vous faut des temps de pause faibles de manière cohérente, surtout avec de grands tas. Cependant, il pourrait utiliser légèrement plus de CPU que d'autres collecteurs.

Meilleures Pratiques pour Utiliser ZGC

Surveillez Votre Application : Utilisez des outils comme JConsole ou VisualVM pour surveiller l'utilisation de la mémoire et le comportement de la collecte des déchets de votre application.
Dimensionnez Votre Tas de Manière Appropriée : Commencez par une taille de tas raisonnable et ajustez en fonction des besoins de votre application.
Utilisez la Journalisation JVM : Activez la journalisation GC pour obtenir des informations sur le comportement de ZGC :

java -XX:+UseZGC -Xlog:gc* YourJavaApp

Considérez le Type de Votre Application : ZGC est excellent pour les applications qui nécessitent une faible latence, mais si le débit est votre principal objectif, vous pourriez vouloir envisager d'autres collecteurs.
Restez à Jour : ZGC s'améliore continuellement. Gardez votre version Java à jour pour bénéficier des dernières améliorations.

Conclusion

Félicitations ! Vous avez juste pris vos premiers pas dans le monde de la gestion avancée de la mémoire Java avec ZGC. Souvenez-vous, la collecte des déchets est comme brosser vos dents : c'est essentiel, il se passe dans le fond et, quand il est bien fait, vous ne le remarquez pratiquement pas !

Au fur et à mesure de votre parcours Java, continuez à explorer et à expérimenter. Plus vous pratiquerez, plus vous vous sentirez à l'aise avec ces concepts. Et qui sait ? Peut-être un jour vous concevrez la prochaine génération de collecteurs de déchets !

Bon codage, et que vos déchets soient toujours collectés efficacement ! ??️

Credits: Image by storyset

Tutoriel précédent:

Java - Archive CDS dynamique

Tutoriel suivant:

Java - Null Pointer Exception