PricingLoginStart free
Java Academy · Lekcja

Algorytmy GC: Serial, G1, ZGC, Shenandoah

Porównuj charakterystykę pauz GC i kompromisy dotyczące przepustowości między nowoczesnymi kolektorami JVM.

Lekcja 2 z 413 kroki

Algorytmy GC: Serial, G1, ZGC, Shenandoah to bezpłatna lekcja Java Academy na CoddyKit. To lekcja 2 z 4. Możesz przeczytać całą lekcję poniżej za darmo — a potem ćwiczyć ją interaktywnie w przeglądarce z wbudowanym edytorem kodu i tutorem AI dostępnym 24/7. To część ścieżki edukacyjnej Java Academy, a Twój postęp synchronizuje się między webem a aplikacją CoddyKit. Kurs Java Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Wybór algorytmu GC

JVM udostępnia wiele algorytmów GC, z których każdy jest zoptymalizowany pod kątem innych obciążeń. Wybór właściwego zależy od rozmiaru sterty, wymagań dotyczących opóźnień i celów związanych z przepustowością.

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

Serial GC

Serial GC używa pojedynczego wątku do zbierania. Wszystkie wątki aplikacji są zatrzymywane podczas GC („stop-the-world”). Ten algorytm nadaje się wyłącznie do małych stert lub środowisk z jednym procesorem, takich jak systemy wbudowane.

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

Parallel GC (kolektor przepustowości)

Parallel GC używa wielu wątków podczas Minor GC i Major GC. Pauzy „stop-the-world” są krótsze niż w Serial GC, ale nadal znaczące. Ten algorytm najlepiej sprawdza się w przetwarzaniu wsadowym, gdy przepustowość jest ważniejsza niż opóźnienia.

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

G1 GC (Garbage-First)

G1 dzieli stertę na regiony o jednakowym rozmiarze (~2 KB – 32 MB). Najpierw zbiera regiony zawierające najwięcej śmieci, realizując konfigurowalny docelowy czas pauzy. Jest domyślnym algorytmem od 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

Typy regionów G1

Regiony G1 są dynamicznie przypisywane jako Eden, Survivor, Old lub Humongous (dla dużych obiektów zajmujących ponad 50% rozmiaru regionu). Ta elastyczność umożliwia przyrostowe zbieranie.

ZGC (Z Garbage Collector)

ZGC wykonuje większość pracy współbieżnie z aplikacją. Czasy pauz zwykle wynoszą poniżej 1 ms, niezależnie od rozmiaru sterty. Jest gotowy do użycia w środowisku produkcyjnym od 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)

Shenandoah GC

Shenandoah (Red Hat) również osiąga pauzy poniżej milisekundy dzięki współbieżnej kompaktacji. Jest dostępny w kompilacjach OpenJDK. Ma cele bardzo podobne do ZGC, ale korzysta z innych algorytmów wewnętrznych.

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

Generational ZGC (Java 21+)

W Javie 21 wprowadzono Generational ZGC, łącząc podejście ZGC z minimalnymi pauzami ze zbieraniem generacyjnym. Zmniejsza to narzut procesora przy zachowaniu minimalnych pauz.

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

Kompromis między czasem pauz GC a przepustowością

Żaden algorytm GC nie jest najlepszy pod każdym względem. Parallel GC maksymalizuje przepustowość. G1 równoważy przepustowość i opóźnienia. ZGC i Shenandoah minimalizują pauzy kosztem niewielkiego spadku przepustowości.

Włączanie rejestrowania GC

Zdarzenia GC można rejestrować za pomocą -Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime,level. Należy analizować dzienniki za pomocą narzędzi takich jak GCViewer lub GCEasy, aby wykrywać długie pauzy i skoki alokacji.

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

Monitorowanie GC za pomocą metryk JVM

Za pomocą ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans() można programowo odczytywać liczbę i czas trwania cykli GC albo eksportować te dane do Prometheus za pośrednictwem Micrometer w aplikacjach Spring Boot.

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

Szybkie sprawdzenie

Który algorytm GC zapewnia produkcyjne czasy pauz poniżej milisekundy?

Odpowiedz w interaktywnej lekcji

Podsumowanie

Serial GC jest przeznaczony do bardzo małych stert, Parallel GC do przepustowości zadań wsadowych, G1 do zrównoważonych obciążeń (domyślnie), a ZGC i Shenandoah do ekstremalnie małych opóźnień. Należy włączyć rejestrowanie GC w produkcji, aby wcześnie wykrywać problemy.

Bezpłatny start

Ucz się Java dzięki korepetycjom AI — za darmo

Pisz i uruchamiaj kod w przeglądarce, otrzymuj natychmiastową pomoc od korepetytora AI dostępnego 24/7 i kontynuuj naukę w sieci lub w aplikacji.

Kursy
104
Lekcje
374
Zacznij naukę bezpłatnieWyświetl pełny kurs

Często zadawane pytania

Czy lekcja „Algorytmy GC: Serial, G1, ZGC, Shenandoah” jest bezpłatna?

Tak — pełny tekst „Algorytmy GC: Serial, G1, ZGC, Shenandoah” jest dostępny za darmo tutaj w sieci. Aby ćwiczyć ją interaktywnie (wbudowany edytor kodu i tutor AI dostępny 24/7) i odblokować resztę kursu Java Academy, przejdź na CoddyKit PRO. Kurs Java Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Co nauczysz się w „Algorytmy GC: Serial, G1, ZGC, Shenandoah”?

Porównuj charakterystykę pauz GC i kompromisy dotyczące przepustowości między nowoczesnymi kolektorami JVM. Ćwiczysz Java Academy z praktycznym kodem, który uruchamiasz bezpośrednio w przeglądarce, a tutor AI dostępny 24/7 odpowiada na Twoje pytania podczas pracy nad lekcją.

Czy potrzebuję doświadczenia, aby zacząć Java Academy?

Nie wymagamy żadnego doświadczenia. Java Academy w CoddyKit jest strukturyzowany dla początkujących i zaawansowanych użytkowników, więc możesz zacząć tutaj lub od początku i uczyć się w swoim tempie. To lekcja 2 z 4.

Ile czasu zajmuje lekcja „Algorytmy GC: Serial, G1, ZGC, Shenandoah”?

Większość lekcji CoddyKit trwa około 5–10 minut. Każda lekcja to mały, interaktywny krok, dzięki czemu robisz systematyczne postępy i zawsze wracasz dokładnie do tego samego miejsca — na webie i w aplikacji.

Czy mogę pisać i uruchamiać kod w tej lekcji Java Academy?

Tak. Każda lekcja Java Academy zawiera wbudowany edytor kodu, więc piszesz i uruchamiasz prawdziwy kod bezpośrednio w przeglądarce i od razu otrzymujesz sprzężenie zwrotne od AI — bez konfiguracji na komputerze.

Wszystkie lekcje w tym kursie

  1. Obszary sterty JVM i cykl życia obiektów
  2. Algorytmy GC: Serial, G1, ZGC, Shenandoah
  3. Wykrywanie i naprawianie wycieków pamięci
  4. Flagi dostrajania GC i profilowanie w JVisualVM
← Powrót do Java Academy