Сборщики мусора, часть 3. Java 15

В java 15 в продакшн стадию вошли 2 новых сборщика мусора — Shenandoah и ZGC.

Они подойдут для приложений с памятью до 4 ТБ, где нежелательны длинные задержки. Среднее время паузы не превышает 1 миллисекунду. За такие короткие паузы придётся платить накладными расходами — сборщики занимают до 15% процессорного времени.

❓Как они работают и как получаются такие результаты?

Как и в прошлой статье, пропустим 90% деталей и посмотрим на главное. У новых коллекторов 2 особенности:

1️⃣ Расширенные ссылки
Обычно в ссылках на объект находится только адрес памяти, где этот объект лежит. Размер поля под ссылку — 64 бита, поэтому в теории можно хранить адрес в пределах 128 ТБ.

Это много, поэтому диапазон адресов сокращён до 4 ТБ, а в свободные биты коллектор записывает нужную для себя информацию. Ссылки читаются и обновляются атомарно. Сборщику нужно меньше доп.структур и синхронизации и можно работать почти параллельно с основным приложением.

2️⃣ Load barriers
При загрузке объекта сначала читается дополнительная информация из ссылки. Поток приложения или коллектора что-нибудь делает и только потом возвращает адрес в памяти.

Что еще. Оба сборщика:
✅ Не используют поколения, работают со всеми объектами
✅ Делят память на множество регионов
✅ Группируют объекты. Дефрагментация помогает быстрее работать с памятью

Теперь о разнице между Shenandoah и ZGC:

Главное отличие в том, что конкретно записывается в ссылку, и как коллектор с этой информацией работает:

🔹Указатели в Shenandoah используют концепт brook pointers. В ссылке записан адрес объекта и, если объект был перемещён, новый адрес.

Допустим, есть объект Х, ссылки на который есть у десятка других объектов. При перемещении Х ссылки станут недействительны и должны быть обновлены. Но поскольку в brook pointers помещается два адреса, старые ссылки можно сразу не трогать. При чтении объекта поток увидит, что есть новая ссылка и сам перезапишет её.

🔹В ZGC у ссылок другой формат – colored pointers. В них коллектор записывает служебную информацию: был ли уже посещён объект, нужно ли его удалить или переместить, есть ли у него финалайзер и т.д

Ещё одно отличие — поддержка в JDK. Она зависит от производителя JDK, версии java и ОС.

🔸Shenandoah разрабатывает компания Red Hat. Сборщик доступен в OpenJDK для java 15, сделана поддержка для java 8(!!!) и 11. Oracle отказалась поддерживать Shenandoah, поэтому в OracleJDK его нет.

🔸Разработку ZGC ведёт Oracle. Коллектор включен везде: и в OracleJDK и OpenJDK. В 11 версии есть поддержка Linux, в 14 — Windows.

Epsilon GC
С java 11 доступен ещё один экспериментальный сборщик —Epsilon GC. С ним приложение работает максимально быстро, потому что сборки мусора как таковой нет. Заканчивается память — JVM завершает работу.

Где пригодится:
✅ Короткие разовые задачи
Быстро сделал — быстро завершился
✅ Тестирование и эксперименты
Без фоновой работы коллектора легче оценить производительность и занимаемую память.

#jvm