解构Java虚拟机——垃圾回收与内存分析

在Java虚拟机（JVM）内部复杂的舞台上，字节码被编译并在寄存器内存的限制下执行程序，一个不可或缺的方面是对内存资源的巧妙编排。在穿越字节码编译和程序执行领域之后，深入探索JVM内存管理的微妙领域至关重要。本章着手全面探索垃圾回收器（GCs），揭示统治Java程序维持的复杂图景。

我们对JVM内部工作的探索达到了一个关键的时刻，当我们揭示内存分配、堆结构以及至关重要的垃圾回收机制的奥秘时。通过理解内存管理的微妙之处，包括堆和栈之间的区别，并掌握垃圾回收的复杂性，您将提升对JVM内部的理解，并掌握精确控制内存使用的技能。加入我们，共同航行于GCs的复杂领域中，解锁在Java应用程序中优化内存效率的关键。

在本章中，我们将探讨以下主题：

• GC概述
• JVM调优和人体工程学

GC概览

JVM 内部结构错综复杂，GC 发挥着至关重要的作用，影响着 Java 应用的效率和可靠性。我们将深入探讨垃圾回收的基本概念及其在 JVM 内存管理中的核心作用。

GC 的核心目的在于自动回收不再被程序使用的对象的内存。在像 Java 这样的采用自动内存管理的语言中，开发人员无需手动释放内存，从而提高了开发效率并降低了内存相关错误的可能性。

想象一下，如果每个动态分配的对象都需要程序员手动释放，这不仅会带来巨大的认知负荷，还会导致内存泄漏和效率低下。如果没有 GC，内存管理的责任将完全落在开发人员身上，这会增加 bug 的可能性并阻碍开发进程。

Java 秉承"一次编写，到处运行"的理念，利用垃圾回收提供无缝且健壮的内存管理系统。JVM 的 GC 会识别并回收无法到达的对象，从而防止内存泄漏并确保最佳资源利用率。Java 的这种方式使开发人员能够专注于应用程序逻辑，而不是微观管理内存，这有助于该语言在企业级应用程序中的普及。

虽然 Java 通过 GC 倡导自动内存管理，但其他编程语言也采用了不同的内存管理策略。例如，C 和 C++ 等语言经常依赖手动内存管理，既赋予开发人员显式控制权，又使他们容易陷入潜在的陷阱。相反，Python 和 C# 等语言则实现了各自的垃圾回收机制，每一种机制都经过精心设计以满足各自语言的独特需求。

即使是在具有垃圾回收的语言中，其实现方式也可能存在显著差异。Java 的 GC 以其世代策略而闻名，它将堆划分为不同的世代（年轻代和老年代），并针对每一代应用不同的回收算法。在 JVM 本身中，存在着多种 GC，每种都有其自身的策略和权衡。这与例如 Python 的引用计数机制或 Go 或 C# 等语言使用的 GC 形成对比。

内存泄漏通常源于编程错误，例如未能释放动态分配的内存或无意中维护了超出其使用寿命的对象引用。常见场景包括忘记释放需要手动内存管理的语言（例如 C 或 C++）中的内存，或者在具有自动内存管理的语言（例如 Java）中意外创建循环引用。

GC 在采用自动内存管理的语言中减轻内存泄漏风险方面发挥着关键作用。其主要功能是识别并回收不再被程序使用或无法到达的オブジェクト所占用的内存。通过自动内存释放过程，GC 显着降低了内存泄漏的可能性。

在自动内存管理中，GC 充当警惕的卫士，可以大大降低内存泄漏的风险。在诸如 Java 等语言中，自动识别和回收未使用内存的机制简化了开发过程并增强了系统稳定性。通过世代方法快速处理短生命期对象和智能内存管理适应动态应用程序，GC 成为抵御内存泄漏这种微妙威胁、强化软件完整性的一重要篇章。

• 自动内存管理：在像 Java 这样的语言中，自动内存管理是必不可少的，GC 会定期扫描堆以识别没有可达引用的对象。一旦识别，这些无引用的对象就会被标记为可回收的，并释放内存以用于新的分配。

• 世代策略：Java 的 GC 通常采用世代策略，根据对象的年龄将对象分类到不同的世代中。年轻对象更容易变得无法到达，因此会更频繁地被回收，而老对象则会进行不那么频繁的、更全面的垃圾回收。这有助于快速识别和收集短生命期的对象，从而减少内存泄漏的机会。

• 智能内存管理：现代 GC 被设计成智能且适应性强的。它们利用算法和启发式方法根据应用程序的行为优化内存管理。这种适应性确保了高效的垃圾回收，并最大限度地降低了内存泄漏的风险，即使在复杂动态应用程序中也是如此。

在 JVM 内部结构的复杂织锦中，标记-清除 GC 算法成为高效管理内存的基石。这个基本过程分两个关键阶段进行：标记阶段，GC 在此阶段识别内存的使用状态，将对象标记为可达或不可达；然后是清除阶段，回收器通过回收标记为不可达的对象的内存来释放堆空间。这种方法的优势是巨大的，它提供了自动内存管理，缓解了悬挂指针问题，并为内存泄漏管理做出了重大贡献，如下图所示：

当我们深入探讨标记清除（Mark and Sweep）的微妙之处时，我们将导航其中固有的优势和挑战，这是自动内存管理范式。虽然它解放了开发人员对手动内存处理的复杂性，但也引入了诸如增加的 CPU 功耗和放弃对对象清理调度的控制等考虑因素。请加入我们，一同探索 JVM 内部的核心，标记清除算法在塑造 Java 应用程序的可靠性和效率方面起着关键作用。

在我们的探索中，我们揭示了标记清除的自动化过程：它能够轻松处理内存分配和释放，它在减轻悬挂指针方面的作用，以及它在管理内存泄漏方面的重要贡献。

然而，没有任何架构奇迹是没有其权衡的。在标记清除的情况下，一个突出的考虑因素出现在内存碎片化的形式上。当我们揭示这一方面时，我们深入探讨了算法如何在回收内存时擅长，但可能会在内存空间留下碎片化的片段。这些片段类似于散落的拼图块，给连续内存块的高效分配带来挑战，影响了应用程序的整体效率。

到目前为止，我们的叙述阐明了自动内存管理优势与潜在缺点之间微妙的平衡，强调了需要一种细致的方法。无缝自动化与碎片化的权衡促使开发人员权衡其应用程序效率需求与收益之间的平衡。

在 JVM 内部错综复杂的领域中，GC 的选择可以深刻影响 Java 应用程序的性能。串行 GC，一个简单且单线程的收集器，适用于内存要求适中的应用程序，为垃圾回收提供了一种简单的方法。相反，并行 GC 适用于吞吐量为中心的场景，利用多线程加速垃圾回收任务，提高整体系统效率。自 Java 9 版本起的默认收集器，Garbage-First（G1）GC，在低延迟和高吞吐量之间取得了平衡，使其成为各种应用程序的多功能选择。引入一种新的范式，Java 11 中的 Z GC（ZGC）承诺最小的暂停时间和增强的可扩展性，满足现代资源密集型应用程序的需求。当我们开始深入了解每个收集器的复杂性时，细致的理解将使开发人员能够做出明智的决策，优化垃圾回收策略以满足其 Java 项目的特定需求。

串行 GC

在 JVM 内部的错综复杂之中，串行 GC 是垃圾回收策略中的一个基础角色。我们将剖析串行 GC 的本质，这是一种以其简单性和单线程处理内存管理而著称的收集器。随着我们深入探讨其运作的复杂性，我们将探索为何这样一种简单的设计至关重要，以及串行 GC 发挥作用的场景。揭示其优势和局限性，我们将在这个领域中导航，以理解这种极简主义收集器在哪些最佳场景下成为 Java 开发者的战略选择。我们将探索串行 GC，其中简单性的追求与 JVM 内存编排中的效率交织在一起。

串行 GC 以其顺序、停止-全停止（stop-the-world）的方式进行垃圾回收而著称。在收集过程中，它暂停应用程序的执行，确保没有并行线程干扰识别和回收不可达对象。这种简单性使得串行 GC 能够简化内存管理，而无需进行复杂的并发操作。

串行 GC 的优雅之处伴随着一些权衡，特别是在吞吐量和响应性方面。由于它是单线程的，对于堆内存较大或需要低暂停时间的应用程序，可能会有更有效的选择。虽然停止-全停止暂停很短暂，但可能会影响用户体验，使得串行 GC 更适用于这些暂停可接受的情况。

串行 GC 与标记清除算法无缝集成。在标记阶段，它识别可达和不可达对象，并据此进行标记。在随后的清除阶段，它清除了被不可达对象占用的内存。串行 GC 的顺序性确保了这些阶段的简单执行，简化了标记和清除之间的协调，如下图所示：

串行 GC 的简单性在内存占用较小且应用程序对短暂暂停不太敏感的场景中表现出色。它非常适合客户端应用程序或资源有限的环境，其中简单直接的停止-全停止方法与系统需求完美契合。

当我们沉浸在 JVM 内存编排中时，一个关键方面通过专为串行 GC 定制的配置选项展现出来。以下表格呈现了一组和谐的命令，每个命令都具有影响和优化串行 GC 行为的能力。从启用或禁用串行 GC 的使用到微调比率、大小和阈值，这些命令为塑造内存管理交响乐团提供了指挥棒。加入我们一起解读每个命令的重要性，为开发人员和管理员提供通过调整控制串行 GC 工作参数来塑造其 Java 应用程序的最佳性能的手段。

命令	描述
-XX:+UseSerialGC	启用串行 GC。
-XX:-UseSerialGC	禁用串行 GC（服务器级别机器的默认设置）。
-XX:NewRatio=<value>	设置年轻代与老年代的比率。
-XX:NewSize=<size>	设置年轻代的初始大小。
-XX:MaxNewSize=<size>	设置年轻代的最大大小。
-XX:SurvivorRatio=<value>	设置伊甸园空间与幸存者空间的比率。
-XX:MaxTenuringThreshold=<value>	设置年轻代对象的最大保留阈值。
-XX:TargetSurvivorRatio=<value>	将所需幸存者空间大小设置为年轻代大小的百分比。
-XX:PretenureSizeThreshold=<size>	设置老年代中对象分配的阈值。超过此大小的对象直接进入老年代。
-XX:MaxHeapSize=<size>	设置堆的最大大小。

这些选项允许开发人员和管理员配置串行 GC 的各个方面，如年轻代的大小、幸存者空间的比率和整体堆大小。调整这些参数可以实现对特定应用程序需求和硬件特性的内存管理进行微调。

串行 GC 精心协调的内存管理展示了其优势、权衡以及在其独特方法优势的战略性场景中的光芒。随着我们过渡到下一部分，舞台已经为并行 GC 设定，我们将深入探讨并行 GC。从单一线程到并行线程的演进承诺着在规模化和增强吞吐量方面的效率探索。

并行 GC

随着我们在探索 JVM 内部的下一个篇章的开始，聚光灯现在转向并行 GC。在这一部分中，我们将深入探讨并行性的世界，其中内存管理的效率成为焦点。并行 GC 凭借其多线程的强大能力，编排了一场垃圾收集的交响乐，为 Java 应用程序提供了增强的吞吐量和优化的性能。通过细致的视角，我们解开并行 GC 的复杂性，探讨其特点、优势以及在大规模、数据密集型环境的需求中，其并行线程如何与之完美协调。加入我们在这一部分，一起穿越 JVM 内部的并行节奏，揭示推动内存管理达到新高度的并行线程。

并行 GC 的特点在于其多线程的方法，使其特别擅长处理更大的堆并实现比单线程对手更高的吞吐量。它将堆划分为多个部分，利用并行线程同时执行垃圾收集任务，从而实现更快的执行速度和减少的暂停时间。

并行 GC 在 JVM 内部协调了一场效率的同步之舞，与标记清除算法无缝融合。在复杂的垃圾收集过程中，并行 GC 利用多个线程的力量同时执行标记和清扫的关键步骤。在标记阶段，每个线程遍历指定的堆部分，将对象标记为可达或不可达。这种跨线程的同时标记确保了对内存空间的迅速和并行评估。随着标记阶段的结束，线程的集体努力在清扫阶段中达到协调，其中并行 GC 通过丢弃标记期间识别的不可达对象高效地回收内存。并行 GC 在标记和清扫过程中嵌入的并行性优化了吞吐量。它展示了多个线程同步协作的辉煌，以优雅地平衡响应速度和内存管理效率，如下图所示：

虽然并行 GC 在吞吐量方面表现出色，但其依赖于并行性引入了权衡，尤其是在响应性方面。虽然停顿时间被最小化了，但仍可能影响应用程序的响应速度，使其在低延迟至关重要的场景下不太适用。此外，由于并行性导致的增加的 CPU 使用可能是资源受限环境的考虑因素。

并行 GC 在大堆和数据密集型应用程序普遍存在的场景中表现最出色。它非常适合批量处理、科学计算以及最大化吞吐量至关重要的场景。然而，它的权衡使其成为可以容忍短暂停顿以换取优化整体性能的应用程序的战略选择。

在我们揭示并行 GC 的复杂性时，我们将探索其并行线程如何编排一场平衡大规模内存管理需求的表演。加入我们在这一部分，一起穿越并行垃圾回收的领域，了解何时其并行能力成为优化 JVM 中内存编排的战略选择。

在探索 JVM 内部的并行 GC 时，微调其行为的能力变得至关重要。以下表格提供了一套全面的命令，每个命令都是解锁并行 GC 效率和吞吐量潜力的关键。从启用或禁用其使用到配置线程数、设置暂停时间目标和使用自适应大小策略，这些选项赋予开发人员和管理员塑造 JVM 中内存管理编排的能力。当我们深入探讨每个命令的细微差别时，这套全面的命令将成为指导者的指南，使其能够塑造出符合 Java 应用程序独特需求的性能。加入我们，一起解读这些命令的重要性，为将并行 GC 成形成无缝与 JVM 环境的多样景观和谐共鸣提供无限可能性的交响乐：

命令	描述
-XX:+UseParallelGC	启用并行 GC。
-XX:-UseParallelGC	禁用并行 GC。
-XX:ParallelGCThreads=<value>	设置垃圾回收的线程数。
-XX:MaxGCPauseMillis=<value>	设置垃圾回收的最大期望暂停时间。
-XX:GCTimeRatio=<value>	设置垃圾回收时间与应用程序时间的目标比率。
-XX:UseAdaptiveSizePolicy	启用堆和幸存者空间的自适应大小策略。
-XX:AdaptiveSizeThroughPutPolicy	配置面向吞吐量的垃圾回收的自适应大小策略。
-XX:AdaptiveSizePolicyOutputInterval=<n>	设置自适应大小策略输出的间隔，以收集次数为单位。
-XX:ParallelGCVerbose	启用并行 GC 的详细输出。

这些选项提供了一种配置和微调并行 GC 行为的手段，使开发人员和管理员能够针对特定的应用程序需求和硬件特性优化垃圾收集。随着我们结束对并行 GC 世界的探索，我们发现自己对在 JVM 中协调和谐性能的并行线程有了深入的见解。并行 GC 的多线程效率，通过其配置选项展示出来，为寻求在不同 JVM 环境中优化内存管理的开发人员和管理员提供了强大的工具包。我们通过并行节奏的旅程为下一幕------G1 GC 做好了准备。加入我们，在即将到来的部分中，我们将深入探讨 G1 的特点、优势和复杂性，揭示它在 JVM 中的垃圾收集策略交响曲中扮演的关键角色。

G1

随着我们继续探索 JVM 内部，我们的聚光灯现在转向了 G1 GC。作为其前辈的现代继任者，G1 在垃圾收集策略上引入了一种范式转变。在本节中，我们深入探讨 G1 的复杂性，揭示其特征、操作细微差别以及它带到内存管理前沿的创新方法。G1 对实现低延迟、可预测的暂停时间和高效的堆利用率的精益求精，使其成为 JVM 内垃圾收集交响曲中的关键角色。加入我们，在这一部分中探索垃圾收集策略的演变，剖析支撑 G1 的原则，并揭示它为 JVM 内部动态景观带来的交响效率。

G1 GC 旨在解决传统垃圾收集策略所面临的挑战。它引入了一种基于区域的方法，将 Java 堆划分为更小、尺寸统一的区域。这种与单一堆结构的偏离使 G1 能够更加灵活和精确地管理内存。

G1 将堆划分为区域，并将其分为三种主要类型：Eden、幸存者和老年代。这些区域的大小和配置是动态的，使 G1 能够适应应用程序的内存需求。

生存空间的概念对于 G1 的效率至关重要。生存空间包括具有活动对象的区域------仍然被应用程序活跃引用的对象。G1 识别并优先处理具有最少活动数据的区域进行垃圾收集。这种策略性的方法通过针对可回收内存最集中的区域来优化收集过程，从而减少了垃圾收集暂停的频率和持续时间，如下图所示：

G1的主要目标是实现低延迟和可预测的暂停时间。通过优先处理具有最少活动数据的区域，G1将对应用程序的响应性影响降到最低。这使得G1特别适用于在交互式和实时应用程序中保持一致和低暂停时间至关重要的场景。

G1采用自适应收集策略，根据应用程序的动态行为调整其方法。它可以动态调整区域大小、改变垃圾收集频率，并调整其整体策略以满足应用程序不断变化的需求。

从本质上讲，G1 GC利用活动空间以及基于区域的方法，将其定位为现代Java应用程序内存管理的复杂而高效的解决方案。对可预测性和适应性的关注使得G1在JVM内的垃圾收集策略中具有重要价值。

在我们穿越JVM内存编排的旅程中，下表展现出作为指挥员指南的G1。这个集合中的每个命令都提供了解锁G1在垃圾收集中带来的精确和高效的关键。从启用或禁用G1到微调参数，如堆区域大小、暂停时间目标和自适应策略，这些选项赋予了开发人员和管理员塑造JVM内存管理交响曲的权力。随着我们深入探讨每个命令的意义，我们将探索定义G1性能的复杂性，创造出可预测性和适应性之间的平衡。加入我们，一起解读这个配置的交响乐章，其中每个音符都 resonates G1为JVM内部动态景观带来的微妙精确度。

Command	Description
-XX:+UseG1GC	启用G1 GC。
-XX:-UseG1GC	禁用G1 GC。
-XX:G1HeapRegionSize=<value>	设置G1垃圾收集区域的大小。
-XX:MaxGCPauseMillis=<value>	设置G1垃圾收集的最大期望暂停时间目标。
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=<value>	设置堆占用百分比，以启动G1垃圾收集周期。
-XX:G1NewSizePercent=<value>	设置G1中用作年轻代最小堆大小的百分比。
-XX:G1MaxNewSizePercent=<value>	设置G1中用作年轻代最大堆大小的最大百分比。
-XX:ParallelGCThreads=<value>	设置G1的并行垃圾收集线程数。
-XX:ConcGCThreads=<value>	设置G1并发阶段的并行垃圾收集线程数。
-XX:G1ReservePercent=<value>	设置用于未来垃圾收集周期的堆保留空间的目标百分比。
-XX:G1TargetSurvivorOccupancy=<value>	设置每个G1区域中幸存空间的目标占用百分比。
-XX:G1HeapWastePercent=<value>	设置G1区域内被认为是可回收的区域之前的目标浪费空间百分比。

这些选项提供了一种配置和微调G1 GC行为的方法，使开发人员和管理员能够针对特定的应用需求和硬件特性进行垃圾收集的优化。

在我们探索G1 GC的复杂性时，我们通过对其在JVM中内存管理的精确性和适应性的深入了解而受益匪浅。我们在合奏指南中呈现的细致配置选项为指挥者的指挥棒，塑造了G1的性能，使其与Java应用程序的多样化需求无缝对齐。当我们将目光投向下一节时，舞台已经准备就绪，我们将在揭开ZGC的创新细微差别中达到高潮。

ZGC

在我们持续探索JVM内部机制的过程中，我们的焦点转向了创新的前沿，引入了ZGC。作为垃圾收集策略中的颠覆者，ZGC凭借其高效性和低延迟性能而脱颖而出。本节将作为我们进入ZGC世界的门户，揭示其前沿特性、适应性技术以及致力于最小化暂停时间的承诺。以响应性为核心追求，ZGC重新定义了垃圾收集的动态，为现代动态应用量身打造了解决方案。加入我们，一同探索ZGC为JVM带来的革命性进步，标志着垃圾收集策略演进中的重要里程碑。

ZGC站在现代垃圾收集策略的前沿，引入了重新定义JVM内存管理动态的创新特性。在其核心，ZGC优先考虑低延迟和响应性，旨在最小化对性能要求严格的应用程序的暂停时间。ZGC的关键创新之一是其并发垃圾收集方法。与传统的收集器在某些阶段暂停应用程序不同，ZGC与应用程序线程同时执行重要的垃圾收集任务，确保暂停时间保持在最低水平。这种并发模型特别适用于对响应性要求关键的应用程序，例如实时系统、交互式应用程序或必须将停机时间最小化的服务。

在计算机内存中，多映射指的是在虚拟内存空间中特定地址指向物理内存中相同位置的技术。这意味着多个虚拟地址对应于同一个物理位置。应用程序通过虚拟内存与数据交互，并且对于底层的多映射机制一无所知。这种抽象对于应用程序至关重要，使它们能够访问数据而不必了解将虚拟内存映射到物理内存所涉及的复杂性，如下图所示：

动态内存分配是编程中的常见实践，随着时间推移，它会导致内存碎片化。当对象被分配和释放时，内存布局中会出现自由空间间隙。随着时间的推移，这些间隙会累积，导致碎片化，其中内存类似于交替出现自由和已使用空间的棋盘。为了解决这个问题，有两种主要策略。

一种方法涉及扫描内存以找到足够大以容纳所需对象的空闲空间。虽然这种方法可行，但它会消耗大量资源，特别是如果频繁执行。此外，它并不能完全消除碎片化，因为找到与所需空间大小完全匹配的确切位置可能具有挑战性，留下对象之间的间隙。

另一种替代策略是周期性地将对象从碎片化的内存区域重新定位到更紧凑的格式的空闲空间中。它涉及将内存空间划分为块，并同时重新定位整个块的对象。通过这样做，内存分配变得更快，因为已知的空块是可用的。这种策略有助于更有效地管理内存碎片化，平衡动态分配的需求和对更连续和有组织的内存布局的渴望。

任何垃圾收集策略都存在权衡，在这一点上，ZGC也不例外。虽然它擅长减少暂停时间，但可能无法达到以吞吐量为代价进行优化的收集器相同的吞吐量。此外，ZGC可能不适用于具有极大堆的应用程序，因为其并发方法可能会引入一些开销。然而，对于低延迟至关重要，并且应用程序的响应性优先于最大吞吐量的情况，ZGC成为一个强大的解决方案。

ZGC的另一个显著特点是其动态调整堆大小的能力。ZGC根据应用程序的需求调整堆大小，从而能够有效地管理内存以响应不断变化的工作负载。这种适应性在工作负载变化的环境中尤其有益，提供了一种灵活和响应的内存管理解决方案。

总的来说，ZGC代表了垃圾收集的范式转变，为需要低延迟和响应性的应用程序提供了复杂的解决方案，同时不牺牲内存管理效率。其创新特性和并发设计使其成为现代Java应用程序在动态和资源密集型场景中的一个引人注目的选择。

在JVM内部的动态领域中，ZGC以优先考虑低延迟性能和响应性的前沿解决方案而占据中心舞台。这张表在ZGC配置领域中提供了一颗指南针，为开发人员和管理员提供了一组精心策划的命令，以塑造其行为。从启用或禁用ZGC到微调参数，如暂停时间、线程计数和内存未提交策略，这些选项使用户能够根据其Java应用程序的特定需求来定制ZGC。随着我们深入探讨每个命令的意义，本指南成为了优化ZGC性能的重要资源，确保了效率和适应性之间的和谐平衡。加入我们，解锁ZGC的潜力，在精准性的交响乐中，每个命令都成为JVM内垃圾收集策略未来的一个音符：

Command	Description
-XX:+UseZGC	启用ZGC。
-XX:-UseZGC	禁用ZGC。
-XX:MaxGCPauseMillis=<value>	设置ZGC垃圾收集的最大期望暂停时间目标。
-XX:GCPauseIntervalMillis=<value>	设置ZGC暂停之间的最大间隔。
-XX:ConcGCThreads=<value>	设置ZGC并行垃圾收集线程数。
-XX:ParallelGCThreads=<value>	设置ZGC并行阶段的并行垃圾收集线程数。
-XX:ConcGCThreads=<value>	设置ZGC并发阶段的并行垃圾收集线程数。
-XX:ZUncommitDelay=<value>	设置区域不再需要后取消内存的延迟。
-XX:ZUncommitDelayMax=<value>	设置区域不再需要后取消内存的最大延迟。
-XX:ZUncommitDelayPolicy=<adaptive/fixed>	设置ZGC的取消延迟策略。可选项包括adaptive和fixed。
-XX:SoftMaxHeap=<value>	设置ZGC的软最大堆大小。
-XX:ZHeapSize=<value>	设置ZGC堆大小。

这些选项提供了配置和微调ZGC行为的方法，使开发人员和管理员能够针对特定的应用需求和硬件特性优化垃圾收集。

随着我们结束对ZGC复杂性的探索，我们发现自己沉浸在精准性能和低延迟响应性的世界中。这里呈现的ZGC命令表充当了指南的角色，解锁了用户微调和优化ZGC以适应其Java应用程序的潜力。本节奠定了理解ZGC如何重塑垃圾收集策略领域的基础。

我们的旅程并未就此结束，而是优雅地过渡到下一幕------人机工程学和调优。在即将到来的章节中，我们将深入探讨优化Java应用程序的艺术，探索微调JVM性能的策略，以满足各种工作负载的微妙需求。加入我们，共同航行JVM调优的领域，在那里每一次调整都成为塑造最佳Java应用程序性能的画布上的一笔。

JVM调优与人机工程学

在Java应用程序开发的动态环境中，人机工程学和性能分析作为实现最佳性能的关键要素浮现出来。本节标志着我们进入对Java应用程序进行微调的旅程，探索人机工程学原理，自动适应JVM以应对不同的工作负载。与此同时，我们深入研究性能分析，这是一种获取应用程序运行时行为洞察力的强大工具。在我们探索优化Java性能的微妙之处时，人机工程学和性能分析成为我们的指导之光，提供了塑造应用程序响应性和效率的策略。加入我们，在这一部分，我们揭示了自适应调优与深入性能分析之间的协同作用，释放出将Java应用程序提升到新的性能和响应水平的潜力。

在Java环境中，人机工程学指的是JVM内嵌的自适应调优功能，根据底层硬件特性和应用程序行为自动调整其配置。人机工程学的主要目标是在不需要开发人员手动干预的情况下提高Java应用程序的性能和响应性。通过动态调整参数，如垃圾收集算法、堆大小和线程计数，人机工程学旨在为给定的运行时环境寻找最佳平衡。

然而，人机工程学设置的默认配置通常被认为是一种过早的优化形式。这是因为默认设置是在JVM启动时确定的，依赖于对环境的启发式和假设。虽然这些默认设置对于广泛范围的应用程序和硬件可能表现得相当不错，但它们可能不是特定用例的最有效配置。当JVM在没有足够的运行时信息的情况下对应用程序行为进行假设时，就会发生过早优化，这可能导致性能下降。

人机工程学可以根据系统的能力选择Serial GC和G1。Serial GC通常被选为默认选项，特别是对于单处理器系统或内存有限的情况。另一方面，当存在两个以上的处理器和足够的内存（1792 MB或更多）可用时，可能会选择G1。

此外，人机工程学根据可用内存调整默认的最大堆大小。默认的最大堆大小可以设置为可用内存的50％、25％或1/64，从而灵活地满足不同应用程序需求和系统约束。本质上，人机工程学起着智能指挥官的作用，动态地调整JVM的配置，以编排与每个运行时环境的独特特征相一致的性能交响乐。

建议始终设置GC的配置并避免使用人机工程学的原因在于，手动配置GC参数可以使开发人员更好地控制和预测JVM的行为。虽然人机工程学设置旨在根据启发式和运行时特性调整JVM配置，但这种自动化方法并不总是能够为特定用例产生最优化的性能。

当开发人员手动配置GC时，他们可以根据应用程序的独特需求、工作负载特性和基础架构来调整JVM设置。这种手动调优允许对参数（如堆大小、线程计数和垃圾收集算法）进行更精细的控制。

在应用程序具有特定的性能目标、严格的延迟要求或由人机工程学调优生成的默认配置可能无法满足应用程序的最佳需求的情况下，避免人机工程学设置尤为重要。手动调优允许开发人员尝试、分析和调整JVM参数，以实现所需的性能结果。

然而，需要注意的是，虽然手动调优提供了更大的控制权，但它也需要对应用程序行为、垃圾收集算法和JVM内部有深入的理解。开发人员必须仔细评估其配置的影响，并定期监视应用程序的性能，以确保所选的设置与不断变化的应用程序需求保持一致。

总的来说，建议始终设置GC的配置并避免仅依赖人机工程学设置反映了对JVM行为更精确控制的渴望，尤其是在定制性能优化对应用程序成功至关重要的场景中。

在Bruno Borges深刻的《在Kubernetes上调优Java性能的秘诀》演讲中，他分享了优化运行在Kubernetes上的Java应用程序的宝贵建议。Borges讨论了与不同垃圾收集算法相关的性能影响，包括Serial、Parallel、G1和Z，考虑到诸如核心数量、多线程环境、Java堆大小、暂停时间、开销和尾延迟效应等关键因素。每种垃圾收集策略都在特定场景下进行了剖析。无论是应用程序受益于Serial的简单性，还是Parallel的并行处理，G1的适应性，还是Z的低延迟重点，Borges都提供了选择最有效的垃圾收集方法的微妙见解。Borges提出的建议为Java开发人员在Kubernetes环境中处理性能调优复杂性提供了全面指南，揭示了应用程序需求与垃圾收集策略之间的复杂关系。

项目	串行	并行	G1	Z
核心数量	1	+2	+2	+2
多线程	否	是	是	是
Java 堆大小	> 4 GB	< 4 GB	> 4 GB	> 4 GB
暂停	是	是	是	是 (> 1 ms)
开销	最小	最小	中等	中等
尾延迟效果	高	高	高	低
适用于	单核小堆	多核小堆。批处理作业，任何堆大小。	中等到大型堆的响应性 (请求-响应/数据库交互)	中等到大型堆的响应性 (请求-响应/数据库交互)

在我们对 JVM 调优的探索中，我们深入研究了人体工程学、性能分析以及自动适应与手动精确之间的微妙平衡。人体工程学动态调整 JVM 配置以适应不同的工作负载，然而，推荐的做法是手动配置垃圾回收以获得更大的控制力。当我们接近结论时，一个精炼的总结即将出现，凝聚了在 JVM 调优复杂性中获得的智慧。