分代 ZGC：把停顿压到亚毫秒

着色指针 + 读屏障：并发转移的关键01

传统 GC 在转移对象时，需要暂停应用线程，否则应用可能读到旧地址。ZGC 的做法是：对象地址带颜色，读屏障在每次加载引用时检查颜色；如果对象已被转移，就返回新地址，并在必要时帮助完成转移。

1. 标记阶段：并发遍历对象图，把可达对象标记为 live。
2. 转移准备：选择要回收的区域（region），计算转移集。
3. 并发转移：把存活对象复制到新区域，旧地址通过转发表（forwarding table）指向新地址。
4. 重映射：修正指向旧地址的引用，使它们直接指向新地址。

读屏障的代价是每次引用加载都有少量指令开销，换来的是应用线程几乎不用停。分代模式在此之上增加跨代引用的记账。

哪些阶段仍然 STW02

因此「ZGC 停顿小于 1ms」指的是这些 STW 阶段的总和，而不是整个 GC 周期。GC 总时长仍可能达到数百毫秒，只是应用线程几乎一直在跑。

分代模式下的年轻代与老年代03

• 年轻代回收：频繁发生，只扫描年轻代和 remembered set 中的跨代引用，成本低。
• 老年代回收：当老年代占用达到阈值时触发，工作量更大，但频率低。
• 晋升：对象在年轻代存活足够多次后晋升老年代；大对象可能直接分配在老年代。
• remembered set：记录老年代到年轻代的引用，避免年轻代回收时扫描整个老年代。

分代 ZGC 不再使用多重映射（multi-mapped memory）来访问堆，这让它在容器和某些平台上更友好，也减少了虚拟地址空间占用。

开启与观测01

# JDK 21：显式开启分代 ZGC
java -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational -Xmx8g -Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime,level,tags -jar app.jar

# 查看最终生效的 GC
java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep -E "UseZGC|ZGenerational"

# 容器中建议显式设置堆上限，避免按宿主机内存计算
java -XX:MaxRAMPercentage=75 -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational -jar app.jar

• JDK 21 中 -XX:+UseZGC 默认仍是非分代模式，必须加 -XX:+ZGenerational 才启用分代。
• JDK 23 起分代模式成为 ZGC 默认（JEP 474），-XX:+ZGenerational 变为废弃选项；迁移时注意版本差异。
• ZGC 需要 64 位平台，不支持压缩 oops；不要同时配置与之冲突的 G1/Parallel 参数。

选型：什么时候用 ZGC02

选型不要只看「谁的停顿最低」。先明确延迟目标、堆大小、分配率和吞吐要求，再用真实流量压测。GC 日志里的 Allocation Stall、Pause 分布、并发周期耗时比参数名更有说服力。

可运行示例：制造分配压力03

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

public class ZgcDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<byte[]> live = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            byte[] block = new byte[1_000_000];
            if (i % 10 == 0) {
                live.add(block); // 保留一部分，制造晋升
            }
            if (i % 50 == 0) {
                System.out.println("allocatedMB=" + (i + 1));
            }
        }
        System.out.println("liveMB=" + live.size());
    }
}

javac ZgcDemo.java
java -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational -Xmx256m -Xlog:gc ZgcDemo

allocatedMB=1
allocatedMB=51
allocatedMB=101
allocatedMB=151
liveMB=20
[0.123s][info][gc] GC(0) Garbage Collection (Warmup) ...
[0.456s][info][gc] GC(1) Garbage Collection (Allocation Rate) ...

日志中的具体时间和 GC 次数因机器而异。重点观察：停顿时间是否稳定在亚毫秒、是否出现 Allocation Stall、年轻代回收频率是否过高。把 -Xlog:gc 换成 -Xlog:gc* 可以看到分代与阶段细节。

先猜再看01

费曼自检：机制与选型02