从Java8到Java23值得期待的x个特性（4）：垃圾收集器||沉潜飞动|君子藏器于身，待时而动。

从Java8到Java23值得期待的x个特性

你好，我是看山。

本文收录在《从小工到专家的 Java 进阶之旅》系列专栏中。

概述

从 2017 年开始，Java 版本更新遵循每六个月发布一次的节奏，LTS版本则每两年发布一次，以快速验证新特性，推动 Java 的发展。

Java版本分布

数据来源2024 State of the Java Ecosystem

G1垃圾收集器（Garbage-First Garbage Collector，简称G1 GC）是一种专为服务器端应用设计的垃圾收集器，特别适用于具有多核处理器和大内存的机器。它在Java 9中成为默认的垃圾收集器。

分区机制：G1将整个堆空间划分为若干个大小相等的独立区域（Region），每个Region的大小根据堆的实际大小而定，通常控制在1MB到32MB之间。这种分区的思想弱化了传统的分代概念，使得垃圾收集更加灵活和高效。
垃圾回收策略：G1采用混合垃圾回收策略（Mix GC），不仅回收新生代中的所有Region，还会回收部分老年代中的Region。这种策略的目标是在保证停顿时间不超过预期的情况下，尽可能地回收更多的垃圾对象。
并行与并发：G1能够充分利用CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU核心来缩短Stop-The-World停顿时间。部分其他收集器需要停顿Java线程执行的GC动作，但G1可以通过并发的方式让Java程序继续运行。
高吞吐量与低延迟：G1的主要目标是在满足高吞吐量的同时，尽可能减少GC停顿时间。通过跟踪各个Region中的垃圾堆积情况，每次根据设置的垃圾回收时间，优先处理优先级最高的区域，避免一次性清理整个新生代或整个老年代的垃圾。

G1垃圾收集器非常适合大尺寸堆内存的应用场景，特别是在多处理器环境下。它的设计目标是能够在有限的时间内获取尽可能高的收集效率，并且避免内存碎片。对于那些对GC停顿时间敏感的应用，如实时系统和大数据处理系统，G1是一个非常合适的选择。

ZGC 是一个可伸缩、低延迟的垃圾收集器，使用-XX:+UseZGC 命令开启。

名称中的“Z”并没有特定的含义，主要是一个名称，灵感来源于Oracle的ZFS文件系统。ZFS在设计上具有革命性，因此ZGC的命名也向其致敬。

在Java15发布时，提供的是不分代收集器，所有对象都放在一起，期望STW最大10ms。

在Java21的时候，基于「大部分对象朝生夕死」的分代假说，ZGC提供了分代版本，将内存划分为年轻代和老年代，并为这两种代分别维护不同的垃圾收集策略，期望STW最大是1ms。

我们看下Hazelcast Jet on Generational ZGC中给出的测评效果：

JEP 439: 分代ZGC（Generational ZGC）

从上图可以看到，非分代 ZGC 在低负载下表现非常好，但随着分配压力的增加，延迟也会增加。使用分代 ZGC 后，即使在高负载下，延迟也非常低，而且延迟效果优于G1。

Shenandoah（读音：谢南多厄），作为一个低停顿的垃圾收集器。

Shenandoah 垃圾收集器是 RedHat 在 2014 年宣布进行的垃圾收集器研究项目，其工作原理是通过与 Java 应用执行线程同时运行来降低停顿时间。

简单的说就是，Shenandoah 工作时与应用程序线程并发，通过交换 CPU 并发周期和空间以改善停顿时间，使得垃圾回收器执行线程能够在 Java 线程运行时进行堆压缩，并且标记和整理能够同时进行，因此避免了在大多数 JVM 垃圾收集器中所遇到的问题。

Shenandoah GC

Shenandoah 垃圾回收器的暂停时间与堆大小无关，这意味着无论将堆设置为 200MB 还是 200GB，都将拥有一致的系统暂停时间，不过实际使用性能将取决于实际工作堆的大小和工作负载。

想要了解各版本的详细特性，可以从从小工到专家的 Java 进阶之旅系列专栏中查看。

青山不改，绿水长流，我们下次见。