ZGC 调优参数与实战

ZGC 的设计目标是「零调优」——开箱即用。但对于生产环境，适当的调优可以进一步提升性能。

理解 ZGC 的核心参数和日志解读，是进行 ZGC 调优的基础。

核心参数

基本配置

参数	说明	默认值
`-XX:+UseZGC`	启用 ZGC	-
`-XX:+UnlockExperimentalVMOptions`	解锁实验参数（Java 11-14）	-
`-Xmx`	最大堆大小	-
`-Xms`	初始堆大小	`-Xmx` 值

停顿时间目标

ZGC 没有显式的停顿时间目标参数，因为 ZGC 的停顿时间本身就很短。但有以下相关参数：

参数	说明	默认值
`-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB`	软引用回收策略	1000ms

并发线程数

参数	说明	默认值
`-XX:ConcGCThreads`	并发 GC 线程数	自动计算（CPU 核数的 12.5%）

GC 日志解读

开启 ZGC 日志

# ZGC 日志配置
java -XX:+UseZGC \
    -Xms64g -Xmx64g \
    -Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime,level,tags:filecount=5,filesize=10M \
    -jar application.jar

日志格式

// ZGC 日志示例
[2024-01-15T10:30:45.123+0800] GC(12345) Garbage Collection Phase: Mark
[2024-01-15T10:30:45.145+0800] GC(12345) Duration: 12.345ms
[2024-01-15T10:30:45.145+0800] GC(12345) Heap: 65536M->32768M(65536M)
[2024-01-15T10:30:45.145+0800] GC(12345) Metaspace: 128M->128M(256M)

阶段日志

// 并发标记阶段
[2024-01-15T10:30:45.123+0800] GC(12345) Garbage Collection Phase: Mark
[2024-01-15T10:30:45.135+0800] GC(12345) Runtime Weak Root Processing: 5.123ms
[2024-01-15T10:30:45.140+0800] GC(12345) Concurrent Mark: 4.567ms
[2024-01-15T10:30:45.145+0800] GC(12345) Non-Zero Tail Marking: 0.123ms

// 并发转移阶段
[2024-01-15T10:30:50.000+0800] GC(12346) Garbage Collection Phase: Relocate
[2024-01-15T10:30:50.012+0800] GC(12346) Duration: 10.234ms

字段说明

字段	说明
`Phase`	当前 GC 阶段
`Duration`	阶段耗时
`Heap: X->Y(Z)`	堆内存：使用前->使用后（总量）
`Runtime Weak Root Processing`	处理运行时弱根的时间
`Concurrent Mark`	并发标记耗时

常见问题与解决

问题一：分配速率过高

如果应用的对象分配速率超过 ZGC 的处理能力，会导致停顿时间增加：

症状：

GC(12345) Duration: 50.123ms  # 停顿时间明显增加

解决：

# 增加并发线程数
java -XX:+UseZGC \
    -Xms64g -Xmx64g \
    -XX:ConcGCThreads=16 \  # 增加并发线程
    -jar application.jar

问题二：元空间压力

ZGC 的类元数据管理也会影响性能：

// 元空间相关日志
[2024-01-15T10:30:45.123+0800] GC(12345) Metaspace: 128M->130M(256M)

解决：

# 增加元空间大小
java -XX:+UseZGC \
    -Xms64g -Xmx64g \
    -XX:MaxMetaspaceSize=512m \
    -jar application.jar

问题三：内存归还不及时

ZGC 默认延迟 5 分钟才将未使用的内存归还给操作系统：

# 配置内存归还
java -XX:+UseZGC \
    -Xms64g -Xmx64g \
    -XX:ZUncommitDelayMillis=60000 \  # 1分钟后归还
    -jar application.jar

问题四：容器环境问题

在 Kubernetes 容器环境中，ZGC 可能遇到内存限制问题：

# 容器环境配置
java -XX:+UseZGC \
    -Xms64g -Xmx64g \
    -XX:+UseContainerSupport \  # 启用容器支持
    -XX:InitialRAMPercentage=50 \
    -XX:MaxRAMPercentage=50 \
    -jar application.jar

监控工具

JMX 监控

# 启用 JMX
java -XX:+UseZGC \
    -Dcom.sun.management.jmxremote \
    -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9010 \
    -jar application.jar

jstat 监控

# 使用 jstat 监控 ZGC
jstat -gcutil -t <pid> 1000

# 输出
Timestamp   S0C    S1C    S0U    S1U     EC     EU      OC     OU      MC    MU    CCSC   CCSU   YGC    YGCT    FGC    FGCT    CGC    CGCT     GCT   
Timestamp: 12345.0  0.0   0.0   0.0    0.0    2048.0  1024.0  65536.0 32768.0 131072.0 118000.0 16384.0 14000.0   123   12.345   0    0.000    5    5.678  18.023

ZHeap

ZGC 引入了一个新的指标——ZHeap：

// ZHeap 使用情况
[2024-01-15T10:30:45.123+0800] GC(12345) ZHeap: 32768M->16384M(65536M)

ZHeap 是 ZGC 管理的堆内存，不包括元空间和直接内存。

调优步骤

第一步：观察基线

# 观察 GC 日志和 jstat 输出
jstat -gcutil -t <pid> 1000

# 检查停顿时间
grep "Duration:" gc.log

第二步：识别瓶颈

// 分析日志中的阶段耗时
[2024-01-15T10:30:45.123+0800] Concurrent Mark: 50.123ms  # 标记太慢？
[2024-01-15T10:30:45.123+0800] Concurrent Relocate: 100.234ms  # 转移太慢？

第三步：调整参数

问题	参数调整
标记阶段慢	增加 `-XX:ConcGCThreads`
转移阶段慢	增加 `-XX:ConcGCThreads`
停顿时间偶尔增加	调整 `-XX:zAllocationSpikeTolerance`

第四步：验证

压测验证调优效果。

ZGC 调优参数与实战

核心参数

基本配置

停顿时间目标

并发线程数

GC 日志解读

开启 ZGC 日志

日志格式

阶段日志

字段说明

常见问题与解决

问题一：分配速率过高

问题二：元空间压力

问题三：内存归还不及时

问题四：容器环境问题

监控工具

JMX 监控

jstat 监控

ZHeap

推荐配置模板

小内存配置（`<16GB`）

中内存配置（16GB~64GB）

大内存配置（`>64GB`）

调优步骤

第一步：观察基线

第二步：识别瓶颈

第三步：调整参数

第四步：验证

#ZGC 调优参数与实战

#核心参数

#基本配置

#停顿时间目标

#并发线程数

#GC 日志解读

#开启 ZGC 日志

#日志格式

#阶段日志

#字段说明

#常见问题与解决

#问题一：分配速率过高

#问题二：元空间压力

#问题三：内存归还不及时

#问题四：容器环境问题

#监控工具

#JMX 监控

#jstat 监控

#ZHeap

#推荐配置模板

#小内存配置（<16GB）

#中内存配置（16GB~64GB）

#大内存配置（>64GB）

#调优步骤

#第一步：观察基线

#第二步：识别瓶颈

#第三步：调整参数

#第四步：验证

ZGC 调优参数与实战

核心参数

基本配置

停顿时间目标

并发线程数

GC 日志解读

开启 ZGC 日志

日志格式

阶段日志

字段说明

常见问题与解决

问题一：分配速率过高

问题二：元空间压力

问题三：内存归还不及时

问题四：容器环境问题

监控工具

JMX 监控

jstat 监控

ZHeap

推荐配置模板

小内存配置（`<16GB`）

中内存配置（16GB~64GB）

大内存配置（`>64GB`）

调优步骤

第一步：观察基线

第二步：识别瓶颈

第三步：调整参数

第四步：验证