10 道 ZGC 高频面试题（含核心原理与实践考点）

以下是ZGC（Z Garbage Collector）高频面试题10道，涵盖核心原理、特性、适用场景等关键知识点：

1. 什么是ZGC？它的主要设计目标是什么？
   （考察对ZGC的基本定位理解）
   ZGC是Java 11中引入的一款低延迟垃圾收集器（Java 15后成为正式特性），专为大堆、低延迟需求设计。核心目标：停顿时间极短（通常<10ms）、支持TB级堆内存、兼顾吞吐量与扩展性。

2. ZGC支持的最大堆内存是多少？相比G1等传统GC有什么优势？
   （考察ZGC对大堆的支持能力）
   ZGC理论上支持最大16TB堆内存（实际受操作系统地址空间限制）。相比G1（最大支持数TB，但延迟随堆增大显著上升），ZGC在大堆场景下仍能保持稳定的低延迟，无需频繁调整Region大小。

3. ZGC的典型停顿时间是多少？它如何实现“低延迟”特性？
   （考察ZGC低延迟的核心原因）
   典型停顿时间通常<10ms，甚至可低至亚毫秒级。核心实现：

   • 几乎所有阶段（标记、转移、重定位）均为并发执行，仅初始标记和最终标记阶段有极短STW（Stop-The-World）；
   • 采用“颜色指针”和“读屏障”技术，避免传统GC的“记忆集”或“卡表”开销，减少停顿依赖。

4. ZGC中“颜色指针（Colored Pointers）”的作用是什么？它依赖什么硬件特性？
   （考察ZGC的核心技术细节）
   颜色指针是ZGC的标志性技术：在对象指针的空闲位（64位系统中未用于寻址的高位）存储标记信息（如“已标记”“待转移”等状态），实现对对象状态的追踪。
   依赖64位地址空间（需预留足够空闲位存储状态），32位系统不支持。

5. ZGC的“读屏障（Load Barrier）”与G1的“写屏障”有什么区别？
   （考察ZGC与传统GC的技术差异）

   • ZGC的读屏障：拦截“对象引用读取操作”（如obj.field），根据指针颜色判断是否需要处理（如转发对象地址），用于并发转移时的指针修正，不阻塞写操作。
   • G1的写屏障：拦截“对象引用写入操作”，用于维护记忆集（记录跨Region引用），可能引入额外写延迟。
     核心区别：ZGC通过读屏障实现并发安全，对写操作影响更小，更适合低延迟场景。

6. ZGC的垃圾回收过程主要分为哪几个阶段？哪些阶段会STW？
   （考察ZGC的工作流程）
   主要阶段：

   1. 初始标记（Initial Mark）：STW，标记根对象（如线程栈、静态变量），耗时极短；
   2. 并发标记（Concurrent Mark）：并发遍历对象图，标记可达对象；
   3. 最终标记（Final Mark）：STW，处理并发标记遗漏的对象，耗时极短；
   4. 并发预备转移（Concurrent Prepare for Relocation）：准备转移集（需回收的Region）；
   5. 初始转移（Initial Relocate）：STW，转移根对象引用的对象；
   6. 并发转移（Concurrent Relocate）：并发转移剩余对象，通过读屏障修正指针；
   7. 并发清理（Concurrent Cleanup）：回收空Region，供下次分配使用。
      仅初始标记、最终标记、初始转移为STW阶段，总耗时极短。

7. ZGC是否支持内存压缩？它如何避免“内存碎片”问题？
   （考察ZGC的内存管理特性）
   ZGC支持内存压缩，且默认开启。它通过“并发转移”阶段将存活对象从旧Region转移到新Region，自动整理内存，避免碎片。相比CMS（不压缩，易产生碎片），ZGC无需频繁Full GC整理内存。

8. ZGC与Shenandoah GC有什么异同？
   （考察对同类低延迟GC的理解）
   相同点：均为低延迟GC，支持大堆，采用并发标记/转移，依赖读屏障。
   不同点：

   • 颜色指针：ZGC使用颜色指针追踪对象状态，Shenandoah依赖“转发指针”（对象头中存储新地址）；
   • 屏障开销：ZGC读屏障更轻量，Shenandoah可能因转发指针带来额外开销；
   • 兼容性：ZGC最初仅支持Linux，Shenandoah支持更多平台（如Windows、macOS）。

9. ZGC适合什么样的应用场景？不适合哪些场景？
   （考察ZGC的适用范围）
   适合场景：

   • 大堆应用（如堆内存>10GB）；
   • 低延迟需求（如响应时间敏感的服务，如金融交易、实时数据处理）；
   • 多CPU环境（并发阶段依赖多核提升效率）。
     不适合场景：
   • 小堆应用（堆<1GB，低延迟优势不明显，可能因屏障开销降低吞吐量）；
   • 32位系统（不支持颜色指针）；
   • 对吞吐量要求远高于延迟的场景（如离线批处理，G1或Parallel GC可能更优）。

10. 如何在JVM中启用ZGC？常用的调优参数有哪些？
    （考察ZGC的实际使用）
    启用方式（Java 11+）：

    java -XX:+UseZGC -Xmx16g ...  # 启用ZGC，设置最大堆为16GB
    

    常用调优参数：

    • -XX:ZHeapSize=<min,max>：指定ZGC堆的最小/最大值（替代-Xms/-Xmx）；
    • -XX:ZCollectionInterval=<sec>：设置两次GC的最小间隔（默认0，即按需触发）；
    • -XX:ZMaxHeapSizePercent=<n>：堆占物理内存的最大比例（默认90%）。

这些问题覆盖了ZGC的核心原理、技术细节、适用场景及实践调优，是面试中考察ZGC掌握程度的高频考点。