Java ZGC 调优

“堆大小”参数是 ZGC 的一个重要调优选项。它决定了分配给 Java 堆的最大内存量，这是 Java 应用程序执行期间，对象存储在内存中的位置。

在配置 ZGC 的堆大小时，有几个因素需要考虑。首先，需要确保堆能够容纳应用程序的存活对象集合，其中包括在运行期间主动使用的所有对象。分配过小的堆大小可能会导致频繁的垃圾回收和暂停时间增加，因为 ZGC 需要更频繁地运行以回收内存。

另一方面，分配过大的堆大小也会导致内存资源的浪费。在内存使用和垃圾回收频率之间取得平衡非常重要。具体的最佳堆大小取决于各种因素，如应用程序的内存需求、存活对象集合的大小以及系统的整体内存可用性。

要指定堆大小，请在启动 Java 应用程序时使用 -Xmx<size> 参数，其中 <size> 表示所需的堆大小。例如，-Xmx32g 将最大堆大小设置为 32 千兆字节。

另一个值得考虑的调整选项是 ZGC 中并发垃圾回收（GC）线程的数量，可以使用 -XX:ConcGCThreads=<number> 参数进行配置。ZGC 内置了启发式方法，可根据应用程序的特性自动选择最佳线程数。ZGC 中的默认启发式通常在大多数情况下都很有效。不过，根据应用程序的具体行为和要求，可能需要调整并发 GC 线程的数量。该参数决定了分配给垃圾回收器的 CPU 时间。分配过多的线程会导致 GC 占用过多的 CPU，从而占用应用程序的宝贵资源。另一方面，分配过少的线程可能会降低 GC 性能。

从 JDK 17 开始，ZGC 引入了并发 GC 线程数量的动态缩放。这意味着 ZGC 可以根据工作量自动调整线程数量，从而减少了手动调整该参数的可能性。

配置 ZGC 以使用大页面可以提高吞吐量、减少延迟并缩短启动时间。在 Linux/x86 系统上，大页（也称为超大页）的大小为 2MB。大页是指比标准页大小更大的内存页。它们具有减少内存管理开销和提高内存访问效率等优点。

在 ZGC 中启用大页面，需要在 JVM 中配置 -XX:+UseLargePages 选项。

除了使用显式大内存页（如上所述），另一种方法是使用透明大页（简称：THP）。THP 是 Linux 内核中的一个特性，它能自动将标准内存页聚合为更大、更高效的超大页。THP 的目的是通过减少与管理单个页面相关的开销来改进内存管理。通过将多个标准页面组合成单个超大页面（通常为 2MB 大小），THP 有可能提高性能。

在 JVM 中启用透明巨页，可以使用 -XX:+UseTransparentHugePages 选项。这样，Java 应用程序就能利用操作系统管理的大型聚合内存页。值得注意的是，THP 在某些情况下可能会引入延迟峰值，因此不太适合对延迟敏感的应用程序。在启用 THP 之前，建议评估其对特定工作负载和性能要求的影响。

ZGC 支持 NUMA，这意味着它会尽力将 Java 堆分配引导到 NUMA 本地内存。NUMA 是非统一内存访问（Non-Uniform Memory Access）的缩写，指的是多插槽系统中使用的架构设计。在 NUMA 系统中，内存被划分为多个内存节点，每个节点与特定的处理器或插槽相关联。与访问远程内存节点相比，每个处理器都能更快地访问自己的本地内存节点。

默认情况下，ZGC 会启用 NUMA 支持，从而充分利用 NUMA 架构的优势。它会自动检测并利用本地内存节点，以优化内存访问并提高性能。不过，如果 JVM 检测到它必须使用单个 NUMA 节点上的内存，NUMA 支持将被禁用。

在大多数情况下，不需要显式配置 NUMA 支持。不过，如果想推翻 JVM 的决定，可以使用以下选项：

ZGC 的设计可有效管理大容量的堆。在应用程序不需要时，分配较大的堆大小，会导致内存使用效率低下。默认情况下，ZGC 会取消未使用内存的提交，并将其返回给操作系统。使用 -XX:-ZUncommit 可以禁用这一功能。

如果堆大小低于指定的最小堆大小 (-Xms)，ZGC 会确保内存不会被取消提交。因此，如果将最小堆大小设置为与最大堆大小 (-Xmx) 一致，则会隐式禁用非提交功能。

为了灵活管理未提交内存，ZGC 允许使用 -XX:ZUncommitDelay=<seconds> 选项配置未提交延迟，默认延迟为 300 秒。该延迟指定了内存在符合取消提交条件之前保持未使用的持续时间。