Java - Z垃圾收集器（ZGC）

你好，未来的Java巫师们！? 我很高兴能在这段激动人心的Java及其先进的垃圾收集机制——Z垃圾收集器（ZGC）的世界旅程中成为你的向导。如果你是编程新手，不用担心——我们会从基础开始，逐步深入。所以，拿起你最喜欢的饮料，舒服地坐好，让我们开始吧！

Java - Z Garbage Collector (ZGC)

什么是ZGC？

想象一下，你正在参加一个永无止境的派对（听起来很有趣，对吧？）。随着派对的进行，客人们留下了空杯子、盘子和其他垃圾。现在，你不会希望派对停下来只是为了清理，对吧？这就是我们的英雄，Z垃圾收集器，出现的地方！

ZGC，或称Z垃圾收集器，就像是你Java程序中一个超级高效、看不见的清洁团队。它旨在处理大量内存（高达太字节！），同时保持程序平稳运行，停顿时间最短。

简短的历史

ZGC在Java 11中作为实验性功能引入，并在Java 15中成为生产就绪。它是Oracle的杰出大脑们多年研究和开发的结果，旨在解决大型Java应用程序内存管理方面的挑战。

Z垃圾收集器的特点

让我们来分解ZGC的超级能力：

低延迟：ZGC可以在几毫秒内完成垃圾收集，无论堆大小如何。这意味着即使处理大量数据，你的Java应用程序也能保持响应性。
可扩展性：无论你的堆是8MB还是16TB，ZGC都能覆盖。它旨在高效地处理各种内存大小。
并发处理：ZGC在应用程序运行时完成大部分工作，最大限度地减少“停止世界”的停顿需求。
彩色指针：ZGC使用一种称为“彩色指针”的技术来跟踪对象，这有助于更快地进行垃圾收集。
动态内存管理：ZGC可以将未使用的内存返回给操作系统，帮助优化整个系统的性能。

使用ZGC

现在，让我们亲自动手，看看如何在我们的Java程序中使用ZGC！

启用ZGC

要启用ZGC，你需要在运行Java应用程序时添加一个命令行标志。以下是操作方法：

java -XX:+UseZGC YourJavaProgram

这告诉Java虚拟机（JVM）使用ZGC而不是默认的垃圾收集器。

调优ZGC

ZGC设计得很好，可以开箱即用，但你可以根据具体需求进行微调。以下是一些有用的标志：

标志	描述
`-XX:ZCollectionInterval=<秒>`	设置垃圾收集周期之间的时间
`-XX:ZAllocationSpikeTolerance=<因子>`	调整ZGC对分配率突然增加的反应
`-XX:ZFragmentationLimit=<百分比>`	设置最大允许的堆碎片

以下是一个如何使用这些标志的示例：

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

这个命令启用了ZGC，将收集间隔设置为300秒，并将分配尖峰容忍度增加到5。

简单的ZGC演示

为了真正欣赏ZGC，让我们创建一个简单的Java程序来分配大量内存：

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]; // 分配1MB
list.add(b);
if (list.size() % 100 == 0) {
System.out.println("分配了 " + list.size() + "MB");
try {
Thread.sleep(1000); // 睡眠1秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

这个程序持续以1MB块分配内存。如果没有高效的垃圾收集，它很快就会耗尽内存。但有了ZGC，它可以长时间运行而不会出现问题。

要使用ZGC运行此程序，请使用：

java -XX:+UseZGC ZGCDemo

你会注意到，即使程序分配了越来越多的内存，它仍然保持响应性，而且没有出现长时间的停顿。

ZGC与其他垃圾收集器的比较

ZGC并不是镇上唯一的垃圾收集器。让我们看看它与其他一些流行选项的比较：

G1GC（Garbage-First垃圾收集器）：

优点：适用于大型堆和低停顿时间
缺点：对于非常大的堆，延迟不如ZGC低

ParallelGC：

优点：适用于批处理的好吞吐量
缺点：可能比ZGC有更长的停顿时间

CMS（并发标记清除）：

优点：低停顿时间
缺点：在Java 9中不推荐使用，在Java 14中删除

ZGC在需要持续低停顿时间，尤其是大型堆时表现出色。然而，它可能比其他收集器使用更多的CPU。

使用ZGC的最佳实践

监控你的应用程序：使用JConsole或VisualVM等工具监控应用程序的内存使用和垃圾收集行为。
合理设置堆大小：从合理的堆大小开始，并根据应用程序的需求进行调整。
使用JVM日志：启用GC日志以获取ZGC行为的洞察：

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

考虑应用程序类型：ZGC对于需要低延迟的应用程序非常出色，但如果吞吐量是你的主要关注点，你可能需要考虑其他收集器。
保持更新：ZGC在持续改进。保持Java版本更新，以从最新的增强功能中受益。

结论

恭喜你！你已经迈出了使用ZGC进入高级Java内存管理世界的第一步。请记住，垃圾收集就像刷牙一样——它是必不可少的，在后台进行，而且如果做得好，你几乎不会注意到它！

在你继续Java的旅程时，请继续探索和实验。你练习得越多，对这些概念就会越熟悉。谁知道呢？也许有一天你会设计出下一代垃圾收集器！

编程愉快，愿你的垃圾总是被高效地收集！??️

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