# 44. ZGC 如何做到低延迟？它适用于哪些业务场景？
# 标准答案
ZGC（Z Garbage Collector）通过染色指针（Colored Pointers）+ 读屏障（Load Barrier）+ 并发回收等技术实现低延迟，确保 STW（Stop-The-World）时间通常小于 1ms。它适用于低延迟、高吞吐的业务场景，如金融交易、高并发 Web 服务器、游戏服务器和 AI 计算等。
# 答案解析
ZGC 的低延迟特性主要依赖于以下关键技术：
# 1. 染色指针（Colored Pointers）
传统 GC 需要在外部维护对象的标记状态，而 ZGC 直接在 64 位指针的高位存储对象的 GC 状态，如：
Marked0/Marked1：标记阶段使用Remapped：表示对象是否被转移Finalizable：标记需要 finalize 的对象
这种方式减少了额外的元数据开销，提高了并发回收的效率。
# 2. 读屏障（Load Barrier）
ZGC 采用 读屏障（Load Barrier） 来拦截对象访问，当访问对象时，ZGC 检测对象是否已移动，并在访问时完成对象转移，从而避免 GC 过程中集中 STW。
这与 G1 的**写屏障（Write Barrier）**不同，G1 依赖写屏障来维护 Remembered Set，而 ZGC 主要在对象读取时进行操作，实现更高的并发性。
# 3. 完全并发回收
传统 GC 在对象移动时必须暂停应用线程，而 ZGC 允许大部分 GC 任务并发执行，仅在以下阶段发生 STW：
- 初始标记（STW，通常 <1ms）：标记 GC Roots。
- 并发标记（应用线程正常运行）。
- 并发预备重分配（Relocation）：确定需要移动的对象。
- 并发对象转移（与应用线程一起执行）。
- STW 更新引用（<1ms）：确保所有指针指向最新对象。
这种回收方式避免了 Full GC 造成的长时间停顿，使得 STW 时间极短（<1ms）。
# 4. 无分代设计（Region-less）
传统 GC（如 G1、CMS）采用分代回收（年轻代 + 老年代），但 ZGC 采用无分代设计，所有对象均在相同的堆区域进行回收，避免了跨代晋升带来的额外开销，减少了 GC 停顿时间。
# 5. 大堆支持（最高 16TB）
由于染色指针技术，ZGC 可以支持 16TB 的超大堆空间，而 G1 受限于 57GB（压缩指针模式）。这使得 ZGC 适用于大数据、AI 计算等超大内存场景。
# ZGC 适用的业务场景
ZGC 主要适用于对 低延迟、超大内存 有严格要求的业务，包括：
- 金融交易系统：如股票撮合、外汇交易，要求毫秒级响应，ZGC 的低 STW 可减少交易延迟。
- 高并发 Web 服务器：如电商、社交媒体，ZGC 确保请求处理不中断，降低 P99 响应时间。
- 游戏服务器：游戏对帧率要求严格，GC 停顿会造成卡顿，ZGC 可提供更流畅的体验。
- AI 和大数据计算：AI 训练通常需要大内存（TB 级），ZGC 通过支持 16TB 堆避免频繁 GC 影响计算效率。
# 深入追问
为什么 ZGC 采用读屏障而不是写屏障？
- 读屏障允许在访问对象时完成对象转移，而写屏障通常需要在对象更新时维护元数据，读屏障的方式更适合并发 GC。
ZGC 是否适用于所有 Java 应用？
- ZGC 适用于低延迟、大堆应用，但由于 GC 线程会占用 CPU 资源，对于 CPU 密集型应用（如高频计算）可能不是最佳选择。
G1 和 ZGC 在 STW 上的根本区别？
- G1 仍然需要在 Root Scanning 和 Mixed GC 期间进行 STW，而 ZGC 的 STW 仅限于极短的标记阶段（通常 <1ms）。
# 相关面试题
- G1、ZGC、Shenandoah 在低延迟场景下的对比？
- 染色指针（Colored Pointers）如何优化 GC？
- 如何选择合适的 GC？不同 GC 的适用场景是什么？
