Pengumpulan Sampah di Jawa: Kemajuan Sejak JDK 8

Sejak JDK 8, pengumpulan sampah Java (GC) telah mengalami evolusi yang ketara, menangani cabaran biasa seperti kependaman, masa jeda dan overhed memori. Artikel ini meneroka kemajuan ini, memfokuskan pada implikasi praktikal untuk pembangun yang beralih daripada versi lama seperti JDK 8 kepada alternatif moden seperti JDK 17 dan JDK 21. Sama ada anda mengekalkan aplikasi lama atau merancang migrasi masa hadapan, memahami kemas kini ini adalah penting.

Perkara Utama

1. Peningkatan Sejak JDK 8: Versi JDK yang lebih baharu menawarkan peningkatan ketara dalam pengurusan memori dan prestasi aplikasi.
2. Memahami Pilihan GC: Memilih pengumpul sampah yang sesuai untuk aplikasi anda boleh mengoptimumkan tingkah laku dan penggunaan sumber.
3. Kemas Kini Bertambah: Kemajuan seperti mod GC generasi dan reka letak timbunan berasaskan wilayah telah mengubah kutipan sampah, memberikan skalabilitas dan kecekapan yang lebih baik.

Pengumpulan Sampah (GC) dalam Java mengautomasikan pengurusan memori, membebaskan pembangun daripada mengendalikan butiran peringkat rendah. Dua matlamat utama GC ialah:

1. Peruntukan Pantas: Java menggunakan Penampan Peruntukan Setempat Benang (TLAB) untuk peruntukan memori yang pantas dan tanpa penyegerakan.
2. Tebus guna yang Cekap: Algoritma GC menuntut semula memori yang tidak digunakan melalui teknik seperti pemadatan dan senarai percuma.

Java GC moden membahagikan timbunan kepada dua generasi:

• Generasi Muda: Menyimpan objek berumur pendek, di mana pengumpulannya kerap tetapi pantas.
• Generasi Lama: Menyimpan objek tahan lama yang bertahan dalam berbilang kitaran GC.

Pembahagian ini berdasarkan hipotesis generasi, yang menyatakan bahawa kebanyakan objek mati muda, menjadikan koleksi generasi muda lebih cekap daripada koleksi timbunan penuh. Java menyediakan beberapa algoritma GC, setiap satu disesuaikan dengan kes penggunaan tertentu:

Pengumpul Sampah Fokus Kes Penggunaan Masa Jeda Halus

Garbage Collector	Focus	Use Case	Pause Time	Throughput
Serial GC	Low memory overhead	Small containers	Medium	Low
Parallel GC	High throughput	Batch processing or large datasets	High	High
G1 GC	Balanced performance	General-purpose, low-latency workloads	Medium-Low	Medium-High
ZGC	Ultra-low latency	Large-scale applications, low latency	Sub-millisecond	Medium
Shenandoah GC	Low latency	Large heaps, near-real-time processing	Very low	Medium

GC bersiri Overhed memori rendah Bekas kecil Sederhana Rendah GC Selari Keupayaan tinggi Pemprosesan kelompok atau set data besar Tinggi Tinggi G1 GC Prestasi seimbang Tujuan umum, beban kerja kependaman rendah Sederhana-Rendah Sederhana-Tinggi ZGC Latensi ultra rendah Aplikasi berskala besar, kependaman rendah Sub-milisaat Sederhana Shenandoah GC Latensi rendah Timbunan besar, pemprosesan hampir masa nyata Sangat rendah Sederhana

Diperkenalkan sebagai pengumpul lalai dalam JDK 9, G1 GC menggunakan reka letak timbunan berasaskan wilayah dan menyokong penandaan serentak. Ini membolehkan ia menentukan keaktifan tanpa menghentikan benang aplikasi. Dengan menggabungkan koleksi generasi muda dan lama menjadi koleksi campuran yang lebih kecil, G1 mengurangkan masa jeda dan meningkatkan tindak balas keseluruhan.

Direka bentuk untuk kependaman ultra-rendah, ZGC boleh mengendalikan timbunan bersaiz terabait dengan masa jeda dalam julat sub-milisaat. Ia melaksanakan kebanyakan kerjanya serentak dengan urutan aplikasi, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan responsif yang konsisten, seperti perkhidmatan awan atau sistem kewangan.

Mod Generasi ZGC (diperkenalkan dalam JDK 21) menambah baik daya pengeluaran dengan menggunakan hipotesis generasi untuk mengasingkan objek jangka pendek dan jangka panjang.

Tanda aras seperti SPECjbb 2015 menunjukkan peningkatan yang ketara dalam kedua-dua pemprosesan dan kependaman merentas algoritma GC moden sejak JDK 8:

• GC Selari: 30% peningkatan dalam pemprosesan daripada JDK 8 kepada JDK 17.
• G1 GC: Lebih 40% peningkatan dalam daya pengeluaran daripada JDK 8 kepada JDK 17.
• ZGC: 10% peningkatan dengan mod generasi dalam JDK 21.

Masa Jeda Dikurangkan

Masa jeda telah dikurangkan secara drastik pada semua pengumpul:

• GC Selari: Dari ~100ms hingga ~65ms.
• G1 GC: 40% pengurangan daripada JDK 8 kepada JDK 17.
• ZGC: Jeda sub-milisaat.

G1 GC telah menyaksikan pengurangan ketara dalam overhed memori asli, terima kasih kepada pengoptimuman dalam set yang diingati, struktur data yang digunakan untuk koleksi berasaskan wilayah. Daripada JDK 8 hingga JDK 17, penggunaan memori asli G1 telah dipotong hampir separuh. Untuk menggambarkan dengan lebih baik aspek praktikal GC, pertimbangkan contoh berikut:

Contoh 1: Mengkonfigurasi G1 GC

# Add these options to your JVM startup command
java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=50 -Xmx2g -Xms2g -jar app.jar

Konfigurasi ini:

• Mengaktifkan G1 GC.
• Menetapkan masa jeda maksimum sasaran sebanyak 50ms.
• Memperuntukkan 2GB memori timbunan.

Menala ZGC untuk Aplikasi Kependaman Rendah

java -XX:+UseZGC -Xms4g -Xmx4g -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=50 -jar app.jar

Persediaan ini:

• Menggunakan ZGC untuk kependaman ultra rendah.
• Memperuntukkan 4GB memori timbunan.
• Laraskan jangka hayat rujukan lembut untuk pengurusan ingatan yang lebih baik.

Cabaran Berhijrah Melangkaui JDK 8

Walaupun menaik taraf daripada JDK 8 kepada versi yang lebih baharu (cth., JDK 17 atau 21) boleh membawa faedah yang ketara, pembangun mesti mempertimbangkan:

• Isu Keserasian: Pustaka atau rangka kerja tertentu mungkin tidak menyokong sepenuhnya versi JDK yang lebih baharu.
• Penalaan Prestasi: Setiap GC mempunyai parameter penalaan khusus yang mungkin memerlukan pelarasan untuk prestasi optimum.
• Pengujian Persekitaran Pementasan: Sentiasa uji dengan teliti dalam persekitaran bukan pengeluaran sebelum melancarkan perubahan.

Kemajuan dalam pengumpulan sampah Java sejak JDK 8 adalah luar biasa. Dengan peningkatan ketara dalam daya pemprosesan, kependaman dan overhed memori, peningkatan kepada versi JDK yang lebih baharu diperlukan untuk mana-mana aplikasi Java.

Sama ada anda menjalankan kontena kecil atau perkhidmatan awan berskala besar, terdapat algoritma GC yang dioptimumkan untuk kes penggunaan anda. Jadi, jika anda masih menggunakan JDK 8, sudah tiba masanya untuk membuat lonjakan dan menikmati faedah prestasi Java moden.

Untuk maklumat lanjut, tonton video ini daripada Devoxx Belgium tentang Pengumpulan Sampah di Jawa: Kemajuan Sejak JDK 8 oleh Stefan Johansson

?

Atas ialah kandungan terperinci Pengumpulan Sampah di Jawa: Kemajuan Sejak JDK 8. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!