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Java Academy · Leçon

Algorithmes de GC : Serial, G1, ZGC, Shenandoah

Comparez les caractéristiques des pauses du GC et les compromis de débit entre les collecteurs modernes de la JVM.

Algorithmes de GC : Serial, G1, ZGC, Shenandoah est une leçon Java Academy gratuite sur CoddyKit. Ceci est la leçon 2 sur 4. Tu peux lire la leçon complète ci-dessous gratuitement — puis la pratiquer en direct dans le navigateur avec un éditeur de code intégré et un tuteur IA 24/7. Elle fait partie du parcours d'apprentissage Java Academy, et ta progression se synchronise sur le web et l'application CoddyKit. Le cours Java Academy comprend 4 leçons au total.

Choisir un algorithme de collecte

La JVM est fournie avec plusieurs algorithmes de collecte, chacun optimisé pour des charges de travail différentes. Le choix du bon algorithme dépend de la taille du tas, des exigences de latence et des objectifs de débit.

// Enable GC algorithms:
// -XX:+UseSerialGC
// -XX:+UseParallelGC
// -XX:+UseG1GC       (default since Java 9)
// -XX:+UseZGC        (Java 15+ production)
// -XX:+UseShenandoahGC (Red Hat / OpenJDK builds)

Collecte séquentielle

La collecte séquentielle utilise un seul fil d’exécution. Tous les fils d’exécution de l’application s’arrêtent pendant la collecte, selon le principe de l’arrêt total du monde. Elle convient uniquement aux petits tas ou aux environnements à processeur unique, comme les systèmes embarqués.

// Use:
// java -XX:+UseSerialGC -Xmx256m MyApp
// Pauses: long (proportional to heap size)
// Throughput: low
// Best for: CLI tools, small heaps < 100 MB

Collecte parallèle (collecteur axé sur le débit)

La collecte parallèle utilise plusieurs fils d’exécution pour les collectes mineures et majeures. Les pauses d’arrêt total du monde sont plus courtes qu’avec la collecte séquentielle, mais restent importantes. Elle convient surtout au traitement par lots, lorsque le débit compte davantage que la latence.

// Use:
// java -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=8 MyApp
// Pauses: moderate
// Throughput: high
// Best for: batch jobs, number crunching

Collecte G1 (priorité aux déchets)

G1 divise le tas en régions de taille égale, d’environ 2 KB à 32 MB. Il collecte d’abord les régions contenant le plus de déchets, en respectant une durée de pause cible configurable. Il est utilisé par défaut depuis Java 9.

// Use:
// java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 MyApp
// Pauses: bounded by target (but not guaranteed)
// Throughput: good
// Best for: large heaps (4 GB+), mixed workloads

Types de régions G1

Les régions G1 sont attribuées dynamiquement comme régions Eden, de survie, de l’ancienne génération ou immenses, pour les objets volumineux dépassant 50 % de la taille d’une région. Cette flexibilité permet une collecte progressive.

ZGC (collecteur de déchets Z)

ZGC effectue la plupart de ses opérations simultanément avec l’application. Les durées de pause sont généralement inférieures à 1 ms, quelle que soit la taille du tas. Il est prêt pour la production depuis Java 15.

// Use:
// java -XX:+UseZGC -Xmx16g MyApp
// Pauses: < 1 ms (usually)
// Throughput: slightly lower than G1 (concurrent work has CPU cost)
// Best for: large heaps, low-latency services (APIs, trading)

Collecte Shenandoah

Shenandoah, de Red Hat, atteint également des pauses inférieures à la milliseconde grâce à la compaction simultanée. Il est disponible dans les versions d’OpenJDK. Ses objectifs sont très similaires à ceux de ZGC, mais ses algorithmes internes sont différents.

// Use:
// java -XX:+UseShenandoahGC MyApp
// Available in: Red Hat builds, some AdoptOpenJDK distributions
// Pauses: sub-millisecond
// Best for: latency-sensitive workloads

ZGC générationnel (Java 21 et versions ultérieures)

Java 21 a introduit le ZGC générationnel, qui associe l’approche à faibles pauses de ZGC à une collecte générationnelle. Il réduit la surcharge du CPU tout en maintenant des pauses minimales.

// Enable in Java 21+:
// java -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational -Xmx8g MyApp

Compromis entre durée des pauses et débit

Aucun algorithme de collecte n’est optimal dans tous les domaines. La collecte parallèle maximise le débit. G1 équilibre le débit et la latence. ZGC et Shenandoah réduisent les pauses au minimum, au prix d’une légère diminution du débit.

Activer la journalisation de la collecte

Journalisez les événements de collecte avec -Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime,level. Analysez les journaux avec des outils comme GCViewer ou GCEasy pour repérer les longues pauses et les pics d’allocation.

// JVM flags:
// -Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime,level,tags
// Inspect logs:
// cat gc.log | grep "Pause"

Surveiller la collecte avec les métriques de la JVM

Utilisez ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans() pour lire par programmation le nombre et la durée des collectes, ou exportez ces données vers Prometheus via Micrometer dans les applications Spring Boot.

ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans().forEach(gc ->
    System.out.printf("%s: %d collections, %d ms%n",
        gc.getName(), gc.getCollectionCount(), gc.getCollectionTime()));

Vérification rapide

Quel algorithme de collecte vise des pauses inférieures à la milliseconde en production ?

Récapitulatif

La collecte séquentielle convient aux très petits tas, la collecte parallèle au débit des traitements par lots, G1 aux charges équilibrées par défaut, et ZGC ou Shenandoah aux applications à latence extrêmement faible. Activez la journalisation de la collecte en production pour détecter rapidement les problèmes.

Questions Fréquemment Posées

La leçon « Algorithmes de GC : Serial, G1, ZGC, Shenandoah » est-elle gratuite ?

Oui — le texte complet de « Algorithmes de GC : Serial, G1, ZGC, Shenandoah » est gratuit à lire ici sur le web. Pour la pratiquer de manière interactive (un éditeur de code intégré et un tuteur IA 24/7) et déverrouiller le reste du cours Java Academy, passe à CoddyKit PRO. Le cours Java Academy comprend 4 leçons au total.

Qu'est-ce que j'apprendrai dans « Algorithmes de GC : Serial, G1, ZGC, Shenandoah » ?

Comparez les caractéristiques des pauses du GC et les compromis de débit entre les collecteurs modernes de la JVM. Tu pratiques Java Academy avec du code pratique que tu exécutes directement dans le navigateur, et un tuteur IA 24/7 répond à tes questions au fur et à mesure que tu avances dans la leçon.

Dois-je avoir de l'expérience pour commencer Java Academy ?

Aucune expérience préalable n'est requise. Java Academy sur CoddyKit est structuré pour les débutants jusqu'aux apprenants avancés, donc tu peux commencer ici ou depuis le début et avancer à ton rythme. Ceci est la leçon 2 sur 4.

Combien de temps prend la leçon « Algorithmes de GC : Serial, G1, ZGC, Shenandoah » ?

La plupart des leçons CoddyKit prennent environ 5–10 minutes. Chacune est courte et interactive, tu progresses régulièrement et tu repiques exactement où tu t'es arrêté sur le web et l'app.

Peux-tu écrire et exécuter du code dans cette leçon Java Academy ?

Oui. Chaque leçon Java Academy inclut un éditeur de code intégré, tu écris et exécutes du vrai code directement dans ton navigateur et tu reçois des retours IA instantanés — aucune configuration locale requise.

Toutes les leçons de ce cours

  1. Régions du tas de la JVM et cycle de vie des objets
  2. Algorithmes de GC : Serial, G1, ZGC, Shenandoah
  3. Détecter et corriger les fuites mémoire
  4. Options de réglage du GC et profilage avec JVisualVM
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