亚毫秒GC暂停到底有多香？JDK17+ZGC初体验

2.1 设计目标

• 8MB到16TB的堆大小支持
• 10ms最大GC暂时
• 最糟糕的情况下吞吐量会降低15%（低延时换吞吐量很值，吞吐量扩容即可解决）

  

2.2 ZGC 内存分布

• 小型 Region（Small Region）：容量固定为2MB，用于放置小于 256KB的小对象。
• 中型 Region（Medium Region）：容量固定为 32MB，用于放置大于 256KB但是小于 4MB的对象。
• 大型 Region（Large Region）：容量不固定，可以动态变化，但必须为 2MB的整数倍，用于放置 4MB或以上的大对象。每个大型 Region中会存放一个大对象，这也预示着虽然名字叫“大型 Region”，但它的实际容量完全有可能小于中型Region，最小容量可低至4MB。大型 Region在ZGC的实现中是不会被重分配的（重分配是ZGC的一种处理动作，用于复制对象的收集器阶段）因为复制大对象的代价非常高。

  

2.3 GC工作过程

• 新一代垃圾回收器ZGC的探索与实践
• ZGC 最新一代垃圾回收器 | 程序员进阶

4.1 JDK下载

4.2 代码适配

• JDK11移除了 Java EE and CORBA 的模块

<dependency>    <groupId>javax.annotation</groupId>    <artifactId>javax.annotation-api</artifactId></dependency><dependency>    <groupId>javax.xml.bind</groupId>    <artifactId>jaxb-api</artifactId></dependency><dependency>    <groupId>com.sun.xml.bind</groupId>    <artifactId>jaxb-core</artifactId></dependency><dependency>    <groupId>com.sun.xml.bind</groupId>    <artifactId>jaxb-impl</artifactId></dependency>

• maven相关依赖版本升级

<!-- 仅供参考 --><maven-compiler-plugin.version>3.8.1</maven-compiler-plugin.version><maven-assembly-plugin.version>3.3.0</maven-assembly-plugin.version><maven-resources-plugin.version>3.2.0</maven-resources-plugin.version><maven-jar-plugin.version>3.2.0</maven-jar-plugin.version><maven-surefire-plugin.version>3.0.0-M5</maven-surefire-plugin.version><maven-deploy-plugin.version>3.0.0-M1</maven-deploy-plugin.version><maven-release-plugin.version>3.0.0-M1</maven-release-plugin.version><maven-site-plugin.version>3.9.1</maven-site-plugin.version><maven-enforcer-plugin.version>3.0.0-M2</maven-enforcer-plugin.version><maven-project-info-reports-plugin.version>3.1.0</maven-project-info-reports-plugin.version><maven-plugin-plugin.version>3.6.1</maven-plugin-plugin.version><maven-javadoc-plugin.version>3.3.0</maven-javadoc-plugin.version><maven-source-plugin.version>3.2.1</maven-source-plugin.version><maven-jxr-plugin.version>3.0.0</maven-jxr-plugin.version>

• Lombok版本升级https://projectlombok.org/changelog

<dependency>    <groupId>org.projectlombok</groupId>    <artifactId>lombok</artifactId>   <!-- <version>1.16.20</version>-->    <version>1.18.22</version></dependency>

• Java9 模块化后，不允许应用程序查看来自JDK的所有类，会影响部分反射的运行，需要通过以下命令解决

--add-opens=java.base/java.lang=ALL-UNNAMED --add-opens=java.base/java.util=ALL-UNNAMED --add-opens=java.base/java.lang.reflect=ALL-UNNAMED

• 本地使用了transmittable-thread-local-2.14.2.jar后启动报错

-javaagent:/Users/admin/Documents/transmittable-thread-local-2.14.2.jar=ttl.agent.logger:STDOUT

4.3 JVM参数替换

-server -Xms36600m -Xmx36600m-XX:+UseG1GC-XX:MaxGCPauseMillis=200-XX:+PrintReferenceGC-XX:+ParallelRefProcEnabled-XX:G1HeapRegionSize=16m-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError-XX:HeapDumpPath=/opt/apps/errorDump.hprof-XX:+PrintGCDetails-XX:+PrintGCDateStamps-XX:+PrintHeapAtGC-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime-verbose:gc-Xloggc:/opt/apps/logs/${app_name}-gc.log

-server -Xms36600m -Xmx36600m#开启ZGC-XX:+UseZGC #GC周期之间的最大间隔（单位秒）-XX:ZCollectionInterval=120#官方的解释是 ZGC 的分配尖峰容忍度，数值越大越早触发GC-XX:ZAllocationSpikeTolerance=4#关闭主动GC周期，在主动回收模式下，ZGC 会在系统空闲时自动执行垃圾回收，以减少垃圾回收在应用程序忙碌时所造成的影响。如果未指定此参数（默认情况），ZGC 会在需要时（即堆内存不足以满足分配请求时）执行垃圾回收。-XX:-ZProactive #GC日志-Xlog:safepoint=trace,classhisto*=trace,age*=info,gc*=info:file=/opt/logs/gc-%t.log:time,level,tid,tags:filesize=50M #发生OOM时dump内存日志-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError-XX:HeapDumpPath=/opt/apps/errorDump.hprof

6.1 输出ZGC日志

-Xlog:safepoint=trace,classhisto*=trace,age*=info,gc*=info:file=/opt/logs/gc-%t.log:time,level,tid,tags:filesize=50M

• safepoint=trace：记录关于 safepoint 的 trace 级别日志。Safepoint 是 JVM 中一个特殊的状态，它用于确保所有线程在特定操作（如垃圾回收、代码优化等）之前进入安全状态。
• classhisto*=trace：记录与类的历史相关的 trace 级别日志。
• age*=info：记录与对象年龄（在新生代中存在的时间）相关的 info 级别日志。
• gc*=info：记录与垃圾回收相关的 info 级别日志。
• file=/opt/logs/gc-%t.log：将日志写入到 /opt/logs/ 目录下的文件中，文件名为 gc-%t.log，其中 %t 是一个占位符，表示当前时间戳。
• time,level,tid,tags：在每个日志记录中包含时间戳、日志级别、线程 ID 和标签。
• filesize=50M：设置日志文件的大小限制为 50MB。当日志文件大小达到此限制时，JVM 将创建一个新的日志文件并继续记录。

6.2 STW关键日志

• 最基本的STW三阶段，初始标记：日志中Pause Mark Start，再标记：日志中Pause Mark End，初始转移：日志中Pause Relocate Start。

• 内存分配阻塞：这一般是因为垃圾生产速度大于回收速度，垃圾来不及回收，垃圾将堆占满时，线程会阻塞等待GC完成，关键字是Allocation Stall（被阻塞的线程名称）

• -XX:ZCollectionInterval 该配置含义：两个 GC 周期之间的最大间隔（单位秒）。默认情况下，此选项设置为 0（禁用），可以适当调小该配置，让GC周期缩短、提升垃圾回收速度，但这会提升应用CPU占用。
• -XX:ZAllocationSpikeTolerance官方的解释是 ZGC 的分配尖峰容忍度。其实就是数值越大，越早触发回收。可以适当调大该配置，更早触发回收，提升垃圾回收速度，但这会提升应用CPU占用。
• 安全点：所有线程进入到安全点后才能进行GC，ZGC定期进入安全点判断是否需要GC。先进入安全点的线程需要等待后进入安全点的线程直到所有线程挂起。日志关键字safepoint ... stopped
• dump线程、内存：比如jstack、jmap命令，一般是手动dump导致，日志关键字HeapDumper