O coletor de lixo Z (ZGC) e o coletor de lixo Shenandoah (GC) são coletores modernos de lixo de baixa latência projetados para reduzir os tempos de pausa de aplicação e melhorar a taxa de transferência em aplicações de Java. Cada um possui casos de uso -chave e pontos fortes com base em seus projetos arquitetônicos e características operacionais.
Casos de uso do ZGC:
O ZGC é um coletor de lixo escalável e de baixa latência, projetado para realizar quase todo o trabalho de coleta de lixo simultaneamente com a execução do aplicativo. Isso resulta em tempos de pausa extremamente curtos, normalmente sob um milissegundo, independentes do tamanho da pilha. O ZGC pode lidar com tamanhos de heap variando de algumas centenas de megabytes a vários terabytes (até 16 TB). Seu design principal o torna adequado para aplicações que exigem tempos de pausa previsíveis e mínimos, mesmo à medida que o tamanho da pilha cresce.
Os casos de uso típicos do ZGC incluem:
-Aplicativos com grandes requisitos de memória, como processamento de big data, bancos de dados em memória e sistemas de cache em larga escala.
-Aplicações sensíveis à latência em que previsibilidade e capacidade de resposta são críticas, como sistemas de negociação de alta frequência (HFT) e análise em tempo real.
- Serviços que precisam manter a taxa de transferência constante sem picos de pausa longa, como microsserviços em grandes sistemas distribuídos.
- Ambientes onde os tempos mínimos de pausa de aplicativos minimizam as interrupções em aplicativos interativos ou voltados para o usuário.
A variante geracional do ZGC melhora ainda mais a eficiência e a taxa de transferência da CPU, separando a pilha em gerações jovens e antigas, permitindo varredura mais frequente e promoção eficiente de objetos de vida longa. Essa abordagem geracional, introduzida nas versões Java mais recentes, é especialmente adequada para aplicações que geram muitos objetos de vida curta e exigindo comportamento sustentado de baixa latência sob alta concorrência.
Casos de uso de Shenandoah GC:
O Shenandoah GC também é um coletor de lixo simultâneo e de baixa pausa, com o objetivo de minimizar os momentos de pausa durante a coleta de lixo, realizando a compactação simultaneamente com os threads de aplicativos. Isso reduz os picos de latência e os fracassos param longos pausas do mundo comuns nos GCs tradicionais.
Os casos de uso típicos para Shenandoah GC incluem:
- Aplicações com necessidade de tempos de resposta de baixa latência consistentes e pausas mínimas de GC.
- Aplicações de heap médio a grande, onde a fragmentação é uma preocupação, pois Shenandoah compacta agressivamente para gerenciar a fragmentação.
- Aplicações que se beneficiam da compactação simultânea sem a complexidade de colorir de ponteiro específico e mecanismos de barreira como no ZGC.
-Cenários, especialmente em Java 21 ou posterior, onde o Shenandoah GC experimental GC melhora a taxa de transferência e melhora a resiliência do pico de carga em ambientes pesados de memória.
Considerações sobre desempenho e adequação:
- O ZGC foi projetado para dimensionar com eficiência em tamanhos de heap muito grandes (multi-terabyte), mantendo vezes os tempos de pausa consistentes que permanecem principalmente não afetados pela expansão da pilha. Isso o torna adequado para aplicativos de grande memória, como big data e extensas camadas de cache.
- Shenandoah se destaca em cenários com tamanhos de heap médio, mostrando melhor taxa de transferência do que o ZGC sob condições moderadas de uso de RAM. Melhora a utilização da memória por compactação agressiva e é adequada para aplicações onde a taxa de transferência sustentada é priorizada.
-Ambos os colecionadores melhoram a competitividade da Java para requisitos de ultra-baixa latência típicos em negociações financeiras, telecomunicações, jogos e análises em tempo real.
- O uso do ZGC de técnicas avançadas, como ponteiros coloridos e barreiras de carga, permite uma marcação simultânea e realocação muito eficiente de objetos, contribuindo para sua capacidade de minimizar os tempos de pausa.
- A vantagem principal de Shenandoah está em sua estratégia de compactação simultânea, reduzindo a fragmentação da memória e fornecendo latência previsível com os tempos de pausa baixa.
Resumo dos casos de uso distintos:
- O ZGC é frequentemente preferido para montes e aplicações extremamente grandes, onde a latência previsível, independente do tamanho da pilha, é fundamental; Ele se adapta a casos de uso em plataformas de dados em larga escala e sistemas críticos de latência.
- O Shenandoah é escolhido para aplicações que requerem tempos de pausa baixa consistente, com foco na compactação de memória para reduzir a fragmentação, ajustando casos de uso em sistemas de heap de médio a grande porte com vida útil variada, como bancos de dados e sistemas em tempo real que se beneficiam de aprimoramentos de coleta geracional.