Kluczowe cechy ZGC

• Niskie opóźnienia: Główny nacisk ZGC koncentruje się na zapewnieniu niezmiennie krótkich czasów pauzy. Cel ten jest osiągany poprzez redukcję pauz typu stop-the-world (STW), co czyni go doskonałym wyborem dla aplikacji wymagających niemal natychmiastowej reakcji.
• Skalowalność: ZGC został skrupulatnie zaprojektowany do wydajnej obsługi dużych stert pamięci. Wykazuje zdolność do płynnego zarządzania stertami pamięci od kilku gigabajtów do kilku terabajtów, co czyni go atrakcyjną opcją dla aplikacji intensywnie korzystających z pamięci.
• Integracja faz współbieżnych: ZGC zawiera współbieżne fazy dla ważnych zadań, takich jak oznaczanie, przenoszenie obiektów i przetwarzanie referencji. Oznacza to, że znaczna część działań związanych ze zbieraniem śmieci odbywa się współbieżnie z wątkami aplikacji, skutecznie ograniczając przerwy STW.
• Przewidywalna i spójna wydajność: ZGC został zaprojektowany z myślą o zapewnieniu stabilnej i przewidywalnej wydajności. Dąży do utrzymania czasów wstrzymania GC w ramach wcześniej zdefiniowanego limitu, co jest krytycznym wymogiem dla aplikacji o rygorystycznych wymaganiach dotyczących opóźnień.
• Wsparcie dla skompresowanych Ups: ZGC harmonijnie integruje się z Compressed Oops (Ordinary Object Pointers), umożliwiając wydajną pracę z 32-bitowymi referencjami nawet na platformach 64-bitowych. Ta kompatybilność przyczynia się do efektywnego wykorzystania pamięci.

Przeanalizujmy teraz praktyczne przykłady, aby lepiej zrozumieć, jak skutecznie wykorzystać ZGC.

Wykorzystanie ZGC

Aby wykorzystać ZGC w aplikacji Java, należy upewnić się, że działa co najmniej JDK 11, ponieważ ZGC został wprowadzony w tej wersji. Jeśli korzystają Państwo z późniejszej wersji JDK, ZGC powinno być również dostępne do użytku.

Aktywacja ZGC

Aby włączyć ZGC dla aplikacji Java, można użyć następującej opcji wiersza poleceń:

Monitorowanie ZGC

Mogą Państwo dokładnie monitorować wydajność i zachowanie ZGC za pomocą różnych narzędzi i opcji. Na przykład, można włączyć rejestrowanie GC poprzez włączenie następujących flag:

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

Zapewni to kompleksowy wgląd w zachowanie ZGC, obejmujący czasy wstrzymania, wykorzystanie pamięci i nie tylko.

Przykład ze świata rzeczywistego

Przykład 1

Rozważmy prostą aplikację Java, która symuluje wielowątkowy serwer WWW, którego zadaniem jest obsługa przychodzących żądań. Wykorzystamy ZGC do zarządzania pamięcią i zapewnienia minimalnych czasów odpowiedzi.

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class WebServer {
    private List<String> requestQueue = new ArrayList<>();

    public synchronized void handleRequest(String request) {
        requestQueue.add(request);
    }

    public synchronized String getNextRequest() {
        if (!requestQueue.isEmpty()) {
            return requestQueue.remove(0);
        }
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        WebServer webServer = new WebServer();

        // Simulate incoming requests
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            String request = "Request " + i;
            webServer.handleRequest(request);
        }

        // Simulate request processing
        while (true) {
            String request = webServer.getNextRequest();
            if (request != null) {
                // Process the request
                System.out.println("Processing request: " + request);

                // Simulate some work
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

W tym przykładzie stworzyliśmy podstawowy serwer WWW, który zarządza przychodzącymi żądaniami. Stosujemy zsynchronizowane metody, aby zapewnić bezpieczeństwo wątków podczas uzyskiwania dostępu do kolejki żądań.

Aby uruchomić tę aplikację za pomocą ZGC, można użyć następującego polecenia:

java -XX:+UseZGC WebServer

Po włączeniu ZGC, garbage collector działa w tle, aby zarządzać pamięcią, podczas gdy serwer WWW kontynuuje przetwarzanie żądań. Charakterystyka ZGC o niskim opóźnieniu gwarantuje, że aplikacja pozostaje responsywna nawet podczas odśmiecania.

Przykład 2: Skrócenie czasu pauzy w aplikacji intensywnie przetwarzającej dane

Proszę rozważyć aplikację Java intensywnie przetwarzającą dane, która przetwarza duże zbiory danych w pamięci. Korzystając z tradycyjnych garbage collectorów, aplikacja doświadcza znacznych czasów wstrzymania, co prowadzi do opóźnień w działaniu. przetwarzania danych. Przełączając się na ZGC, aplikacja może kontynuować przetwarzanie danych, podczas gdy zbieranie śmieci odbywa się równolegle, skracając w ten sposób czas wstrzymania i poprawiając ogólną przepustowość.

public class DataProcessor {
    public static void main(String[] args) {
        // Configure the application to use ZGC
        System.setProperty("java.vm.options", "-XX:+UseZGC");

        // Simulate data processing
        processData();
    }

    private static void processData() {
        // Data processing logic
    }
}

W tym przykładzie ustawienie opcji JVM -XX:+UseZGC konfiguruje aplikację do korzystania z ZGC, co może prowadzić do krótszych czasów wstrzymania podczas przetwarzania danych.

Przykład 3: Zarządzanie dużymi stertami w aplikacji internetowej

Proszę wyobrazić sobie aplikację internetową o dużym natężeniu ruchu, która wymaga dużej sterty do zarządzania sesjami użytkowników i buforowanie danych. W przypadku tradycyjnych garbage collectorów zarządzanie tak dużą stertą może skutkować długimi czasami wstrzymania, wpływając na wrażenia użytkownika. Przyjmując ZGC, aplikacja może zarządzać dużą stertą bardziej efektywnie, przy minimalnym wpływie na czas odpowiedzi.

public class WebApplication {
    public static void main(String[] args) {
        // Configure the application to use ZGC
        System.setProperty("java.vm.options", "-XX:+UseZGC -Xmx10g");

        // Start web server and handle requests
        startServer();
    }

    private static void startServer() {
        // Web server logic
    }
}

Tutaj -Xmx10g opcja jest używana do określenia dużego rozmiaru sterty, a ZGC jest włączone, aby zapewnić, że zbieranie śmieci nie wpłynie znacząco na szybkość reakcji aplikacji.

Dostosowywanie ZGC

ZGC oferuje kilka opcji dostosowania swojego zachowania do potrzeb Państwa aplikacji. Niektóre często używane opcje dostosowywania obejmują:

• -Xmx: Konfigurowanie maksymalnego rozmiaru sterty.
• -Xms: Ustalenie początkowego rozmiaru sterty.
• -XX:MaxGCPauseMillis: Ustawienie docelowego maksymalnego czasu wstrzymania dla ZGC.
• -XX:ConcGCThreads: Definiowanie liczby wątków przydzielonych dla współbieżnych faz.

Opcje te zapewniają elastyczność w konfigurowaniu ZGC w celu optymalizacji pod kątem opóźnień, przepustowości lub zrównoważonego podejścia, w zależności od wymagań aplikacji.

Mądry wybór ZGC

ZGC okazuje się być wartościowym wyborem dla aplikacji wymagających niskich opóźnień przy zachowaniu minimalnych czasów wstrzymania. Niektóre typowe scenariusze, w których ZGC błyszczy, obejmują:

• Aplikacje czasu rzeczywistego: Aplikacje wymagające reakcji w czasie zbliżonym do rzeczywistego, takie jak finansowe systemy transakcyjne i serwery gier.
• Aplikacje Big Data: Aplikacje zajmujące się dużymi zbiorami danych, które muszą zminimalizować wpływ odśmiecania na czas przetwarzania.
• Mikrousługi: Mikroserwisy architektury często nakładają surowe wymagania dotyczące opóźnień, a ZGC może skutecznie sprostać tym wymaganiom.

Należy jednak pamiętać, że ZGC może nie być optymalnym rozwiązaniem dla wszystkich scenariuszy. W sytuacjach, w których maksymalizacja przepustowości ma krytyczne znaczenie, bardziej odpowiednie mogą okazać się alternatywne garbage collectory, takie jak G1 lub Parallel GC.

Zalety ZGC

ZGC oferuje kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi garbage collectorami:

• Niskie czasy wstrzymania: ZGC został zaprojektowany tak, aby osiągać czasy wstrzymania poniżej dziesięciu milisekund, nawet w przypadku stert większych niż terabajt.
• Skalowalność: ZGC może efektywnie zarządzać dużymi stertami, dzięki czemu nadaje się do aplikacji wymagających znacznej ilości pamięci.
• Przewidywalna wydajność: Minimalizując czasy wstrzymania, ZGC zapewnia bardziej przewidywalną wydajność, co ma kluczowe znaczenie dla aplikacji działających w czasie rzeczywistym i wrażliwych na opóźnienia.

Wnioski