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问题

怎么看澳国立和谷歌联名发表的新的低延时、高吞吐的 java GC 策略？

回答
最近，澳大利亚国立大学（ANU）和谷歌联手发布了一项关于 Java 垃圾回收（GC）策略的重大研究成果，这项新策略在低延迟和高吞吐量方面都有着突破性的表现。这绝对是 Java 开发者们值得关注的焦点。

通常我们理解的 Java 垃圾回收，就像是在内存中有一个勤劳的管家，不断地整理、清理那些不再使用的对象，确保应用程序能够顺畅运行。然而，这个管家在工作时，有时会需要“暂停”一下整个花园，才能安全地进行清理。这个“暂停”就是我们常说的 GC 暂停，过长的暂停时间会直接影响到应用程序的响应速度，尤其是在对实时性要求极高的场景下。而吞吐量，则可以理解为管家在单位时间内能够清理多少垃圾，影响的是应用程序整体的效率。

ANU 和谷歌这次的新策略，就像是请来了一位更聪明、更高效的园丁，并且他拥有一套全新的工具。以往的 GC 策略，可能是在花园的某个区域进行大刀阔斧的清理，期间会限制其他园丁（也就是应用程序线程）的活动。而这个新的策略，它并没有完全停止所有活动，而是采用了更精细化的管理方式。

你可以想象一下，这个新的 GC 策略更像是在花园里同时进行多项工作，而且这些工作不会彼此打断。它通过一些非常巧妙的技术，比如在应用程序线程还在忙碌地种花、施肥时，GC 就能在后台悄悄地进行“垃圾”的识别和标记，而且这个标记过程是分散进行的，不会造成大范围的“静止”。当需要真正“回收”这些标记好的“垃圾”时，它也能够找到一种方式，让这个过程尽量缩短，甚至在某些情况下，能够和应用程序的正常运行做到更精妙的并行。

这里的“低延时”就是指这个“暂停”的时间被极大地缩短了，甚至可以认为是几乎感觉不到的。你可以把应用程序想象成一个繁忙的集市，每个小贩都在尽力地叫卖，而 GC 暂停就像是集市突然需要清空，所有人都要停下来。新的策略就是让集市的清空过程变得非常快速和无感，小贩们可能只是稍微地挪动一下位置，很快又能继续忙活。

而“高吞吐量”则意味着，在保证集市能持续热闹起来的前提下，GC 还能以非常快的速度清理掉不再需要的摊位和杂物，让整个集市的运营效率更高。这就好像这个新的 GC 能够更聪明地预测哪些摊位是真的空了，并且能快速地将它们清理出去，为新的商贩腾出空间，让整个集市更加繁荣。

这项研究成果之所以令人兴奋，是因为它直接解决了 Java 应用程序在高性能场景下的一个核心痛点。很多高性能服务，比如在线交易系统、游戏服务器、实时数据处理平台等，都对响应速度有着极致的要求。以往的 GC 策略，在处理大量对象或者高并发访问时，其带来的暂停可能会成为性能瓶颈。而ANU 和谷歌的这项新研究，似乎提供了一条通往更流畅、更高效 Java 运行的新路径。

可以想象，未来很多对 GC 暂停敏感的应用，比如微服务、实时数据流处理等，都会从中受益匪浅。这不仅仅是一项技术上的改进，更是对 Java 生态系统的一次重要推动，让 Java 在更多对性能要求极高的领域焕发出新的生命力。

网友意见

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两天过去了，看的人，关注的人不少，能说得上话的看来是寥寥无几，除了青椒牛老板忆苦思甜了一下，七位靓号豹哥连回答的勇气都木有了，被吓跑了

那我先写一些目前已知的信息，权当是抛砖引玉

先说一下两个现有的低延时（low latency）的gc策略，zgc和shenandoah

zgc应该都很熟悉了，出来有一段时间了，这个是oracle官方团队做的，虽然说是官方团队，但其实是bea jrockit的人写的，以前sun的hotspot和bea的jrockit是早期比较出名的两个jvm实现，hotspot用c++实现，jrockit用c和java实现，说起来还挺好笑的，当时的评测结果是，hotspot更适合客户端，需要快速启动的程序，而jrockit更适合长期运行的程序[1]，后来sun和bea都被oracle收购了，这两个jvm也就合二为一，其实更确切一点说就是，合并到hotspot中去，然后jrockit被贡献给了openjdk。然后jrockit的工程师per liden就是后来的zgc的team lead。zgc现在已经做到，大部分gc的latency在1ms以内，平均只有0.1 - 0.2ms之间，基本上无感知了，正常人条件反射的时间是0.25s，也就是250ms，经过训练的运动员，可以达到100ms，眼睛对于动画的感知，在1/60s左右，也就是17ms左右，经过训练的电竞之类的，可能可以达到90或者120fps，也就是8-9ms，就是人的极限了，现在gc最长导致程序的停顿在0.2ms以下，这种级别的停顿，人是不可能感知得到的

shenandoah是red hat的作品，现在red hat被ibm收购了，以前red hat和ibm，都有自己的jvm，分别是开源的iced tea和openj9，后者到现在还在不断出新，据说内存占用上会有一定优势，现在叫terium，北洋的下载网站[2]上对terium和openj9的支持是很好的，更新得很积极。而iced tea在openjdk出来之后，基本上就处于被放弃的状态。那red hat后来基于openjdk，制作了自己的低延时的gc策略，就是shenandoah，shenandoah对比zgc，对硬件的要求相对低一点，但是对用户给出的承诺，也低一点，就像zgc早期，承诺在10ms以内完成全部gc，shenandoah从来没有给过任何这种承诺，也就是说，我尽力。然后官方oracle提供的openjdk的build里面，并不提供shenandoah，被oracle删了，但是其他的openjdk的build，都提供shenandoah这个gc策略，一般认为，zgc更适合客户端程序，shenandoah更适合服务器端程序，因为前者更满足一些硬性指标，比如保证10ms以内一定完成，后者就没有这个承诺，但是相对应的，前者对于资源的消耗也更大，一般要腾出15%左右的内存富余给zgc使用，然后cpu处理能力会有所下降，因为拿去给zgc用了，那相比之下，shenandoah对于这种资源的硬性要求就低，但是它同样也不给这个承诺，更像是随缘，我尽量，风险你自担

这是现有两个低延时gc

那按照新的gc的论文里面写的内容看，zgc和shenandoah虽然都实现了low latency，但是是以牺牲吞吐为代价，也就是需要一定的cpu和内存消耗，你需要为low latency腾出为了实现low latency gc的资源，相应的，等同cpu和内存的硬件的处理能力，就会相应下降一点，这其实也很合理，不能说既要马儿跑，又不让马儿吃草，让机器给你干点活，总要给人家点资源

但是，新的gc策略，简称lxr

认为，可以通过基于引用计数的策略，可以进一步降低对系统资源的占用，让gc在实现低延时的同时，又不需要牺牲太多cpu和内存资源，进而使得吞吐不受影响，所以论文的标题就是：低延时，高吞吐的gc策略

然后给出了一堆的评测结果，对于评测结果，你可能会怀疑，是吧，对比的openjdk 11的结果

但实际上，论文中有具体的validity，意思就是，他们打算把这个gc port到17上去，但是他们同时也对比了17的shenandoah，发现17的shenandoah和11的shenandoah结果几乎是一样的，而且11有backported improviement，也就是在后续版本中，shenandoah的改良，都会回溯到11的高版本中去，所以shenandoah的11没什么问题，17的zgc整体策略改变了，比较难对比，这个期待后续的比较吧

所以11没什么问题，然后期待他们给出17的build

然后说一下实现的过程，这个过程很有意思，他们先用rust开发了一个工具mmtk，然后这个工具提供了openjdk（c++写的）jikes rvm（java写的java研究虚拟机）和v8（c++写的）的绑定，然后再用这个rust写的绑定工具，实现了新的gc策略

从这一点上，可以看出，现在很多软件的研发，都已经从c++上转移到其他语言上去，这并不是坏事，因为c++的代码确实太难阅读了，openjdk的开发进度，其实受到c++语言本身混乱语法颇深，就是你可以感觉到，一大堆人做了好久（接近10年），但是进步相当有限，没什么成果，相比之下，你用其他语言，往往都能做得比c++更快，而且性能更好，就像graal的jit（用java aot实现的工具），什么都没改，直接替换openjdk里面的jit也就是c1/c2，都能在一些时候有高达15%的性能提升，所以现在这个时间点，没有什么太多理由继续沿用c++，当然openjdk本身的开发还要继续，只是源码这些，正在一点一点从c++中转移出去，那最终发展成什么样子，拭目以待了

然后这个gc本身诞生的环境，也很值得玩味

这是一个高校的论文，虽然三作是谷歌，但最重要的一作和二作，都是高校，这就预示了我之前说的，现在的科学和技术的发展，哪怕是技术这种科学的应用面，也越来越多，不再是企业能够推动得了的了，企业的目的是赚钱，但是推动科学技术的进步，更多的是一项事业，所谓事业，就是你要牺牲眼前短期利益，为了长远的发展考虑，那这个投入，都是动不动十年二十年的投入，企业没有那个耐心去等待，所以最好的方式就是，企业出钱，投资到高校等研究机构中去，这样一来可以减轻政府对高校的负担，人也更专业，高校里面教授博士一大堆，每天就是搞研究，企业里面，教授都罕见，教授也不愿意放弃铁饭碗去给你修福报，同时，因为是项目制的，所以搞完研究之后，一拍两散，企业不用负担教授博士们搞完研究离开公司（也就是裁员）的成本，所以这是多赢的局面，我国政府其实也正在推动这种校企合作，产学研嘛

然后这个就很好滴展示了，将来，对于技术的推动和进步，会是怎样的一种局面，除此之外，llvm，graal这些项目，研发主体也都在高校里面，现在是连传统openjdk的开发，也在逐步转移到高校中去，企业搞研究的时代，差不多过去了

所以你看，达摩院开始大面积裁员，湖畔大学关停，但是这些高校的研究成果，开始频频出现，以前关于gc的论文，还有不少是ibm，azul之类的企业发的，现在越来越多是高校发出来的，实际上虽然国内阿里用java的频次比较高，但是你看我写了这么多，有阿里什么事吗？

技术发展到一定阶段，就必然要求更高的研发门槛，就不是随便一个企业的打工仔，就能凭着一腔热血，搞搞搞，就能有所成就的，现在慢慢都过了那个阶段了，像国外贝尔实验室，早就不行了

最后本论文的一作好像是个华人

参考

  1. ^ https://blog.dbi-services.com/a-comparison-of-java-virtual-machines-hotspot-jvm-vs-jrockit-jvm/
  2. ^ https://www.injdk.cn/

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