Oracle 计划将 ZGC 项目提交给 OpenJDK

  • 张卫滨

2017 年 11 月 8 日

话题:Oracle语言 & 开发架构

根据 OpenJDK 的邮件列表,来自 Oracle 的 Per Liden 提议将内部开发的 Z 垃圾收集器开源,并在 OpenJDK 创建 ZGC 项目。

按照 OpenJDK 的指导原则,该项目将会托管不断开发完善的 Z 垃圾收集器,也被称为 ZGC。ZGC 项目针对低延迟和大规模堆的环境进行了优化。在 Oracle 内部,ZGC 一直处于开发状态,现在提议将其开源是为了扩大贡献者和用户之间的共识。按照 Per Liden 的说法,ZGC 的设计目标:

  • 处理 TB 量级的堆;
  • GC 时间不超过 10ms;
  • 相对于使用 G1,应用吞吐量的降低不超过 15%。

在一些著名的业界标准基准测试中,ZGC 已经达到或超过该目标了。ZGC 是一个并发、基于区域(region)、增量式压缩的收集器。Stop-The-World 阶段只会在根对象扫描(root scanning)阶段发生,这样的话 GC 暂停时间并不会随着堆和存活对象的数量而增加。

目前,ZGC 已经较为成熟和稳定,但是,还有一些工作要做。ZGC 在以下 GC 任务 / 阶段中会并发执行:

  • 标记(Marking)
  • 引用处理(Reference processing)
  • 重新分配集的选择(Relocation set selection)
  • 重分配 / 压缩(Relocation/Compaction)

现在,团队的主要工作是将其他的 GC 任务 / 阶段也变成并发执行,具体来讲就是弱根对象处理(Weak root processing,包括 StringTable 和 JNIWeakGlobalRefs)、类卸载(Class unloading)。

ZGC 的核心原则就是组合使用加载屏障(load barrier)与有色对象指针(colored object pointers,colored oops)。正是采用了这两项技术,ZGC 才能做到一些操作的并发执行,比如在 Java 应用运行的时候,进行对象位置的重新分配。从 Java 线程的角度来讲,加载 Java 对象中的引用域会受到加载屏障影响。除了对象地址以外,有色对象指针还会包含加载屏障所需的其他信息,用来决定 Java 线程在使用指针之前是否要采取一些额外的措施。例如,如果对象有可能会被重新分配地址的话,加载屏障会探测到这种情况并采取相应的措施。

Per Liden 认为,这种方式相对其他可选方案有一些优势,比如能够降低堆内存的损耗、减少和简化 GC 屏障以降低运行时的损耗,而且有色对象指针除了包含标记和重分配信息之外,还可以存储任何类型的信息,这样加载屏障就能基于这些信息采用相应的措施。

该项目初始代码会基于 JDK 10 的仓库以及最新的 ZGC 补丁集构建。JDK 10 父仓库的变化将会阶段性同步到 ZGC 中。

来自 InfoWorld 的观察认为,该项目可能会与 Red Hat 的Shenandoah垃圾收集项目产生竞争,因为后者也是以大容量堆的应用为关注对象。


感谢郭蕾对本文的审校。

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