# Java 17でのメモリ管理とGCチューニング事例

## 目次
1. イントロダクション
2. Java 17の主要なメモリ管理機能
   1. G1ガベージコレクタ
   2. ZGC（Z Garbage Collector）
   3. Shenandoah GC
3. メモリ管理のベストプラクティス
   1. メモリ消費の最小化
   2. 適切なGC選択
4. GCチューニング事例
   1. G1 GCのチューニング
   2. ZGCの導入と設定
5. GCとアプリケーションパフォーマンスの測定
   1. JFR（Java Flight Recorder）の利用
   2. JMC（Java Mission Control）の活用
6. 実践的なGCログの分析
7. まとめ

## 1. イントロダクション

Java 17は、長期サポート（LTS）のバージョンとしてリリースされ、多くの新機能と最適化が含まれています。この中でも、メモリ管理とGC（Garbage Collection：ガベージコレクション）の改善が注目を集めています。この記事では、Java 17におけるメモリ管理とGCチューニングについて具体的な事例を交えて解説します。

## 2. Java 17の主要なメモリ管理機能

Java 17には、いくつかのガベージコレクタが用意されており、それぞれの特性に応じて適切に選択することで、アプリケーションのパフォーマンスを向上させることができます。

### 2-1. G1ガベージコレクタ

G1 GC（Garbage-First Garbage Collector）は、特に大規模なヒープの管理に適したガベージコレクタです。リージョン単位でヒープを管理し、低遅延を実現します。以下に、G1 GCを利用した際の特徴を示します。

- リージョンベースのメモリ管理
- 予測可能なGCの遅延
- 並行的なガーベジコレクション

### 2-2. ZGC（Z Garbage Collector）

ZGCは、超低レイテンシを実現するガベージコレクタで、非常に短いGCポーズを保証します。以下に、ZGCの特徴を示します。

- マルチテラバイトのヒープサイズをサポート
- 数ミリ秒以内のポーズタイム
- 並行マークと並行リロケーション

### 2-3. Shenandoah GC

Shenandoah GCはヒープ内のオブジェクトを効率よく移動させることで、ポーズタイムを数ミリ秒に抑えることを目指したガベージコレクターです。

- Region based
- 短いポーズ時間
- 非常に大きなヒープサイズに対応

## 3. メモリ管理のベストプラクティス

Java 17におけるメモリ管理を最適化するためのベストプラクティスを紹介します。

### 3-1. メモリ消費の最小化

メモリ消費を最小化するためのテクニックとしては、インスタンスの管理やデータ構造の選定があります。

- 不要なオブジェクト参照のクリア
- 軽量なデータ構造（例：`ArrayList`よりも`LinkedList`、またはその逆）

### 3-2. 適切なGC選択

アプリケーションのニーズに応じて、適切なガベージコレクタを選択することが重要です。

- レイテンシが重要な場合：ZGCやShenandoahを検討
- 全体的なスループットが重要な場合：G1 GC

## 4. GCチューニング事例

Java 17の主要なガベージコレクタであるG1 GCやZGCにおけるチューニングの具体例を紹介します。

### 4-1. G1 GCのチューニング

G1 GCを使用する際には、いくつかのオプションを調整することで最適化が行えます。

![img](/mosaic-code.jpg)

- `-XX:MaxGCPauseMillis`: 最大ポーズタイムを設定。G1 GCはこの目標に合わせてヒープの管理を行います。
- `-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent`: ライトオーバーフローを始める占有率を設定。

### 4-2. ZGCの導入と設定

ZGCは非常に低いポーズ時間を持つため、レイテンシを重視するアプリケーションに最適です。以下はZGCを有効にする方法です。

![img](/mosaic-code.jpg)

- `-Xmx`と`-Xms`：ヒープサイズの設定。ZGCが効率的に動作するために大きなヒープサイズを設定します。

## 5. GCとアプリケーションパフォーマンスの測定

GCがアプリケーションに与える影響を測定することは非常に重要です。

### 5-1. JFR（Java Flight Recorder）の利用

JFRは、アプリケーションの実行中に発生するイベントを記録し、パフォーマンスヒッチやGCポーズを分析するのに役立ちます。

![img](/mosaic-code.jpg)

### 5-2. JMC（Java Mission Control）の活用

JMCはJFRと組み合わせて使用されるツールで、パフォーマンスデータを視覚化することが可能です。

## 6. 実践的なGCログの分析

GCログの分析を通じて、潜在的なパフォーマンスボトルネックを特定し、チューニングの方向性を決定します。

- GCログを解析し、ヒープの使用状況を把握する。
- ポーズタイムのパターンを特定し、それを短縮するための設定を調整。

## 7. まとめ

Java 17のメモリ管理およびGCチューニングは、アプリケーションのパフォーマンスを向上させるための鍵となります。G1 GC、ZGC、Shenandoah GCなどの選択とチューニングはアプリケーションの特性に依存しますが、適切に設定することでスループットとレスポンスを改善できる可能性があります。測定ツールを活用し、定期的にパフォーマンスをレビューすることが重要です。 [cv:issue_marketplace_engineer]

# Java 17でのメモリ管理とGCチューニング事例

## 目次
1. イントロダクション
2. Java 17の主要なメモリ管理機能
   1. G1ガベージコレクタ
   2. ZGC（Z Garbage Collector）
   3. Shenandoah GC
3. メモリ管理のベストプラクティス
   1. メモリ消費の最小化
   2. 適切なGC選択
4. GCチューニング事例
   1. G1 GCのチューニング
   2. ZGCの導入と設定
5. GCとアプリケーションパフォーマンスの測定
   1. JFR（Java Flight Recorder）の利用
   2. JMC（Java Mission Control）の活用
6. 実践的なGCログの分析
7. まとめ

## 1. イントロダクション

Java 17は、長期サポート（LTS）のバージョンとしてリリースされ、多くの新機能と最適化が含まれています。この中でも、メモリ管理とGC（Garbage Collection：ガベージコレクション）の改善が注目を集めています。この記事では、Java 17におけるメモリ管理とGCチューニングについて具体的な事例を交えて解説します。

## 2. Java 17の主要なメモリ管理機能

Java 17には、いくつかのガベージコレクタが用意されており、それぞれの特性に応じて適切に選択することで、アプリケーションのパフォーマンスを向上させることができます。

### 2-1. G1ガベージコレクタ

G1 GC（Garbage-First Garbage Collector）は、特に大規模なヒープの管理に適したガベージコレクタです。リージョン単位でヒープを管理し、低遅延を実現します。以下に、G1 GCを利用した際の特徴を示します。

- リージョンベースのメモリ管理
- 予測可能なGCの遅延
- 並行的なガーベジコレクション

### 2-2. ZGC（Z Garbage Collector）

ZGCは、超低レイテンシを実現するガベージコレクタで、非常に短いGCポーズを保証します。以下に、ZGCの特徴を示します。

- マルチテラバイトのヒープサイズをサポート
- 数ミリ秒以内のポーズタイム
- 並行マークと並行リロケーション

### 2-3. Shenandoah GC

Shenandoah GCはヒープ内のオブジェクトを効率よく移動させることで、ポーズタイムを数ミリ秒に抑えることを目指したガベージコレクターです。

- Region based
- 短いポーズ時間
- 非常に大きなヒープサイズに対応

## 3. メモリ管理のベストプラクティス

Java 17におけるメモリ管理を最適化するためのベストプラクティスを紹介します。

### 3-1. メモリ消費の最小化

メモリ消費を最小化するためのテクニックとしては、インスタンスの管理やデータ構造の選定があります。

- 不要なオブジェクト参照のクリア
- 軽量なデータ構造（例：`ArrayList`よりも`LinkedList`、またはその逆）

### 3-2. 適切なGC選択

アプリケーションのニーズに応じて、適切なガベージコレクタを選択することが重要です。

- レイテンシが重要な場合：ZGCやShenandoahを検討
- 全体的なスループットが重要な場合：G1 GC

## 4. GCチューニング事例

Java 17の主要なガベージコレクタであるG1 GCやZGCにおけるチューニングの具体例を紹介します。

### 4-1. G1 GCのチューニング

G1 GCを使用する際には、いくつかのオプションを調整することで最適化が行えます。

```bash
java -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45 -Xmx4g -Xms4g -jar app.jar
```

- `-XX:MaxGCPauseMillis`: 最大ポーズタイムを設定。G1 GCはこの目標に合わせてヒープの管理を行います。
- `-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent`: ライトオーバーフローを始める占有率を設定。

### 4-2. ZGCの導入と設定

ZGCは非常に低いポーズ時間を持つため、レイテンシを重視するアプリケーションに最適です。以下はZGCを有効にする方法です。

```bash
java -XX:+UseZGC -Xmx16g -Xms16g -jar app.jar
```

- `-Xmx`と`-Xms`：ヒープサイズの設定。ZGCが効率的に動作するために大きなヒープサイズを設定します。

## 5. GCとアプリケーションパフォーマンスの測定

GCがアプリケーションに与える影響を測定することは非常に重要です。

### 5-1. JFR（Java Flight Recorder）の利用

JFRは、アプリケーションの実行中に発生するイベントを記録し、パフォーマンスヒッチやGCポーズを分析するのに役立ちます。

```bash
java -XX:+UnlockCommercialFeatures -XX:+FlightRecorder -jar app.jar
```

### 5-2. JMC（Java Mission Control）の活用

JMCはJFRと組み合わせて使用されるツールで、パフォーマンスデータを視覚化することが可能です。

## 6. 実践的なGCログの分析

GCログの分析を通じて、潜在的なパフォーマンスボトルネックを特定し、チューニングの方向性を決定します。

- GCログを解析し、ヒープの使用状況を把握する。
- ポーズタイムのパターンを特定し、それを短縮するための設定を調整。

## 7. まとめ

Java 17のメモリ管理およびGCチューニングは、アプリケーションのパフォーマンスを向上させるための鍵となります。G1 GC、ZGC、Shenandoah GCなどの選択とチューニングはアプリケーションの特性に依存しますが、適切に設定することでスループットとレスポンスを改善できる可能性があります。測定ツールを活用し、定期的にパフォーマンスをレビューすることが重要です。 [![image](https://firebasestorage.googleapis.com/v0/b/issue-pro-42602.appspot.com/o/topics%2F17fa658b-53c7-4ca0-a28b-e588ed1bd371?alt=media&token=2c00afff-85ff-4428-8d15-696ab676dcb0)](https://i-ssue.com/lp/check_salary)

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