Комплексное исследование влияния параметров G1 Garbage Collector на производительность и стабильность JVM
Authors: Золотухина Д.Ю. 
Published: December 2024

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности управления памятью в высоконагруженных Java-приложениях, где минимизация пауз сборки мусора и поддержание высокой пропускной способности являются критически важными задачами. Данная статья направлена на систематическое изучение параметрического пространства G1 Garbage Collector (G1 GC) и разработку практических рекомендаций по его оптимизации для условий высокой нагрузки. Ведущим методом исследования является эмпирический подход, включающий разработку тестового многопоточного приложения на Java, способного создавать устойчивую нагрузку на память и процессор. Для анализа были использованы контрольная и шесть экспериментальных конфигураций G1 GC, различающихся настройками таких параметров, как размер регионов памяти, порог заполнения кучи, максимальная длительность пауз, доля молодых регионов, количество потоков GC и включение Periodic GC. Результаты измерений ключевых метрик, включая длительность пауз, частоту сборок, пропускную способность и объем освобожденной памяти, были визуализированы и систематизированы с использованием инструмента GCViewer. В статье представлены рекомендации по оптимизации G1 GC, выявлены преимущества перераспределения памяти в пользу молодых регионов и включения Periodic GC, а также показаны ограничения параметра MaxGCPauseMillis при агрессивной настройке. Полученные результаты имеют практическую ценность для разработчиков высоконагруженных приложений, требующих низких задержек и высокой стабильности работы системы. Выводы исследования способствуют углублению понимания работы G1 GC и могут служить основой для дальнейших исследований в области управления памятью JVM.
The relevance of thе study is determined by the necessity of improving memory management efficiency in high-load Java applications, where minimizing garbage collection pauses and maintaining high throughput are critically important tasks. This article aims to systematically investigate the parameter space of the G1 Garbage Collector (G1 GC) and develop practical recommendations for its optimization under high-load conditions. The primary research method is an empirical approach, which involves the development of a multithreaded Java application capable of generating sustained memory and CPU loads. The study utilized a control and six experimental G1 GC configurations, differing in parameters such as heap region size, heap occupancy threshold, maximum pause duration, young region size, the number of GC threads, and the activation of Periodic GC. Key metrics, including pause durations, GC frequency, throughput, and freed memory volume, were measured, visualized, and systematically analyzed using the GCViewer tool. The article presents recommendations for G1 GC optimization, highlights the advantages of reallocating memory toward young regions and enabling Periodic GC, and identifies the limitations of the MaxGCPauseMillis parameter in aggressive configurations. The findings have practical value for developers of high-load applications requiring low latency and high system stability. The conclusions contribute to a deeper understanding of G1 GC functionality and can serve as a foundation for further research in JVM memory management.