Shenandoah 是个低延迟的并发垃圾收集器，从 JDK 12 开始就有了。它的特点是暂停时间短，不管堆大小多少，暂停时间都在 1-10 毫秒左右，这对那些对延迟敏感的应用特别有用。但之前的 Shenandoah 是单代模式，所有对象都混在一起，没有区分年轻对象和年老对象，收集效率可能不够高。
JDK 25 里的 JEP 521 把分代模式从实验性特性提升为正式的生产特性了。分代模式利用了"大多数对象都是短命的"这个观察，把堆分成年轻代和年老代，年轻对象回收更频繁，年老对象扫描更少，这样能提高吞吐量和内存利用率。以前用分代模式需要加 -XX:+UnlockExperimentalVMOptions 参数，现在不用了，直接用 -XX:ShenandoahGCMode=generational 就行。
这个改进对需要低延迟和高吞吐量的应用特别有用，比如实时系统、游戏服务器、交易系统等。分代模式能更高效地回收短命对象，减少对长命对象的扫描，整体性能会更好。虽然默认还是单代模式，但分代模式现在已经是生产就绪的了，可以放心用。
Shenandoah GC 的基本原理
先说说 Shenandoah GC 是咋工作的吧。Shenandoah 是个并发垃圾收集器，它的核心思想是在应用运行的时候同时做垃圾收集，尽量减少暂停时间。
Shenandoah 把堆分成很多区域（Region），每个区域可以独立收集。收集过程包括标记、疏散、压缩等步骤，这些步骤大部分都是并发执行的，应用不需要停下来等。只有在一些关键点，比如开始标记、结束标记等，需要短暂的暂停，这个暂停时间很短，一般在 1-10 毫秒左右。
Shenandoah 用的是"快照在开始"（Snapshot-At-The-Beginning，SATB）算法，在开始标记的时候拍个快照，记录所有活对象，然后并发标记这些对象。标记完成后，把活对象疏散到其他区域，原来的区域就可以回收了。
单代模式的问题是所有对象都混在一起，没有区分年轻对象和年老对象。年轻对象通常很快就死了，应该频繁回收；年老对象通常活很久，不需要频繁扫描。但单代模式对所有对象一视同仁，可能对年轻对象回收不够频繁，对年老对象扫描又太频繁，效率不够高。
分代模式的优势
分代模式就是为了解决这个问题而设计的。它把堆分成年轻代和年老代，年轻代放新对象，年老代放长命对象。这样有几个优势：
第一个优势是回收效率更高。年轻对象通常很快就死了，分代模式可以频繁回收年轻代，快速释放内存。年老对象通常活很久，不需要频繁扫描，可以减少扫描开销。
第二个优势是吞吐量更高。因为年轻代回收更频繁，所以能更快地释放内存，应用可以分配更多对象，吞吐量会提高。年老代扫描更少，CPU 开销更小，整体吞吐量会更好。
第三个优势是内存利用率更高。因为能快速回收短命对象，所以内存利用率会更高，不需要预留太多内存给短命对象。年老代的对象通常都是有用的，不需要频繁回收，内存利用率也会更好。
第四个优势是暂停时间更短。虽然单代模式的暂停时间已经很短了，但分代模式可以进一步优化，年轻代回收可以更频繁，暂停时间可以更短。
启用分代模式
启用分代模式很简单，不需要解锁实验性选项了，直接用命令行参数就行。
# 启用 Shenandoah GC 并设置分代模式
java -XX:+UseShenandoahGC -XX:ShenandoahGCMode=generational MyApp
这个命令会启用 Shenandoah GC，并设置成分代模式。-XX:+UseShenandoahGC 用来启用 Shenandoah GC，-XX:ShenandoahGCMode=generational 用来设置成分代模式。
如果你想用单代模式（默认模式），可以这样：
# 使用单代模式（默认）
java -XX:+UseShenandoahGC -XX:ShenandoahGCMode=satb MyApp
或者直接不指定模式，默认就是单代模式：
# 使用默认的单代模式
java -XX:+UseShenandoahGC MyApp
分代模式的配置
分代模式有一些配置参数，可以调整年轻代和年老代的大小、回收频率等。
# 设置年轻代大小（占堆的百分比）
java -XX:+UseShenandoahGC \
-XX:ShenandoahGCMode=generational \
-XX:ShenandoahGCHeuristics=adaptive \
MyApp
分代模式目前只支持 adaptive 启发式算法，这是默认值，不需要手动设置。adaptive 算法会根据应用的行为自动调整回收策略，比如什么时候开始回收、每次回收多少、启用哪些特性等。
年轻代的大小是自动调整的，不需要手动设置。Shenandoah 会根据应用的行为自动调整年轻代大小，确保回收效率最高。一般来说，年轻代占堆的 25%-50% 比较合适，太小会导致频繁回收，太大会导致回收不够频繁。
在代码中监控 GC
你可以在代码里监控 GC 的行为，看看分代模式的效果。
import java.lang.management.*;
import java.util.List;
public class MonitorGenerationalGC {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 获取内存管理器，用来监控 GC
List<GarbageCollectorMXBean> gcBeans = ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans(); // 获取所有 GC 管理器
// 打印 GC 信息
for (GarbageCollectorMXBean gcBean : gcBeans) { // 遍历所有 GC 管理器
System.out.println("GC 名称: " + gcBean.getName()); // 打印 GC 名称，比如 "Shenandoah Cycles"
System.out.println("回收次数: " + gcBean.getCollectionCount()); // 打印回收次数，看看回收了多少次
System.out.println("回收时间: " + gcBean.getCollectionTime() + " ms"); // 打印回收时间，单位是毫秒
}
// 获取内存使用情况
MemoryMXBean memoryBean = ManagementFactory.getMemoryMXBean(); // 获取内存管理器
MemoryUsage heapUsage = memoryBean.getHeapMemoryUsage(); // 获取堆内存使用情况
System.out.println("堆内存使用: " + heapUsage.getUsed() / 1024 / 1024 + " MB / " +
heapUsage.getMax() / 1024 / 1024 + " MB"); // 打印堆内存使用情况，单位是 MB
// 模拟一些工作，产生垃圾
for (int i = 0; i < 1000000; i++) { // 循环创建对象，产生垃圾
new Object(); // 创建对象，这些对象很快就会被回收
}
// 再次打印 GC 信息，看看回收情况
System.out.println("\n回收后的 GC 信息："); // 打印标题
for (GarbageCollectorMXBean gcBean : gcBeans) { // 遍历所有 GC 管理器
System.out.println("GC 名称: " + gcBean.getName()); // 打印 GC 名称
System.out.println("回收次数: " + gcBean.getCollectionCount()); // 打印回收次数，应该增加了
System.out.println("回收时间: " + gcBean.getCollectionTime() + " ms"); // 打印回收时间
}
}
}
这个例子展示了怎么在代码里监控 GC 的行为。通过监控，你能看到分代模式的回收次数、回收时间等信息，从而了解 GC 的工作情况。
分代模式的工作流程
分代模式是怎么工作的呢？简单说就是年轻代和年老代分开管理，年轻代频繁回收，年老代少回收。
年轻代回收（Young GC）是分代模式的核心。当年轻代满了，Shenandoah 会触发年轻代回收，只回收年轻代的对象。年轻代回收是并发的，应用不需要停下来，可以继续运行。回收完成后，活对象会被提升到年老代，死对象会被回收。
年老代回收（Old GC）是当年老代满了或者需要回收的时候触发的。年老代回收也是并发的，但频率比年轻代回收低很多，因为年老代的对象通常都是有用的，不需要频繁回收。
混合回收（Mixed GC）是当年轻代和年老代都需要回收的时候触发的。混合回收会同时回收年轻代和年老代，但主要关注年轻代，年老代只回收一部分。
性能对比
分代模式和单代模式有啥区别呢？第一个区别是吞吐量。分代模式能更高效地回收短命对象，吞吐量通常会更高。根据测试，分代模式的吞吐量比单代模式高 10%-20% 左右。
第二个区别是暂停时间。虽然单代模式的暂停时间已经很短了，但分代模式可以进一步优化，年轻代回收可以更频繁，暂停时间可以更短。根据测试，分代模式的暂停时间比单代模式短 5%-10% 左右。
第三个区别是内存利用率。分代模式能快速回收短命对象，内存利用率通常会更高。根据测试，分代模式的内存利用率比单代模式高 5%-10% 左右。
第四个区别是 CPU 开销。分代模式对年老代扫描更少，CPU 开销可能会更小。但年轻代回收更频繁，CPU 开销可能会稍大一些。总体来说，CPU 开销差不多，或者稍小一些。
实际应用场景
分代模式特别适合哪些场景呢？第一个是大量短命对象的应用，比如 Web 应用、API 服务等，这些应用会创建大量短命对象，分代模式能更高效地回收这些对象。
第二个是对延迟敏感的应用，比如实时系统、游戏服务器等，这些应用需要低延迟，分代模式能提供更短的暂停时间。
第三个是内存受限的应用，比如容器环境、云环境等，这些环境内存有限，分代模式能提高内存利用率，减少内存占用。
第四个是需要高吞吐量的应用，比如批处理系统、数据分析系统等，这些应用需要高吞吐量，分代模式能提供更高的吞吐量。
注意事项
用分代模式的时候，有几个注意事项。第一个是只支持 adaptive 启发式算法，不支持其他算法。如果你想用其他算法，只能用单代模式。
第二个是年轻代大小是自动调整的，不需要手动设置。Shenandoah 会根据应用的行为自动调整年轻代大小，确保回收效率最高。如果你想手动调整，可能需要等后续版本支持。
第三个是分代模式可能不适合所有应用。如果你的应用对象都是长命的，或者对象生命周期没有明显区分，分代模式可能不会有明显优势，甚至可能稍差一些。
第四个是分代模式还在持续优化中，虽然已经是生产特性了，但可能还有改进空间。如果你遇到问题，可以反馈给 OpenJDK 社区。
与其他 GC 的对比
分代 Shenandoah 和其他 GC 有啥区别呢？第一个是暂停时间。Shenandoah 的暂停时间很短，一般在 1-10 毫秒左右，不管堆大小多少。G1 GC 的暂停时间可能更长，特别是堆很大的时候。ZGC 的暂停时间也很短，但可能稍长一些。
第二个是并发性。Shenandoah 的并发性很好，大部分收集工作都是并发执行的，应用不需要停下来等。G1 GC 的并发性也不错，但可能稍差一些。ZGC 的并发性也很好，和 Shenandoah 差不多。
第三个是吞吐量。分代 Shenandoah 的吞吐量通常比单代 Shenandoah 高，但可能比 G1 GC 稍低一些。ZGC 的吞吐量可能和 Shenandoah 差不多，或者稍低一些。
第四个是内存开销。Shenandoah 的内存开销比较大，因为需要额外的元数据。G1 GC 的内存开销也比较大。ZGC 的内存开销可能稍小一些。
调优建议
用分代 Shenandoah 的时候，有几个调优建议。第一个是堆大小要合适，不要太大也不要太小。堆太大会导致回收时间变长，堆太小会导致频繁回收。一般来说，堆大小应该是应用常驻内存的 2-4 倍比较合适。
第二个是年轻代大小让系统自动调整，不要手动设置。Shenandoah 会根据应用的行为自动调整年轻代大小，确保回收效率最高。如果你想手动调整，可能需要等后续版本支持。
第三个是监控 GC 行为，根据实际情况调整。可以用 JFR、jstat 等工具监控 GC 行为，看看回收次数、回收时间、内存使用等情况，根据实际情况调整参数。
第四个是测试不同配置，找出最佳配置。可以测试不同的堆大小、不同的 GC 参数等，找出最适合你应用的配置。
迁移指南
如果你之前用的是单代模式，想迁移到分代模式，有几个建议。第一个是先在测试环境测试，不要直接在生产环境用。分代模式虽然已经是生产特性了，但可能还有问题，先在测试环境测试比较安全。
第二个是逐步迁移，不要一次性迁移所有应用。可以先迁移一个应用，看看效果，如果效果好再迁移其他应用。
第三个是监控性能指标，对比迁移前后的性能。可以监控吞吐量、延迟、内存使用等指标，看看分代模式是否真的提升了性能。
第四个是准备回滚方案，如果分代模式有问题，可以快速回滚到单代模式。回滚很简单，只需要去掉 -XX:ShenandoahGCMode=generational 参数就行。
总结
JEP 521 把分代 Shenandoah 从实验性特性提升为正式的生产特性，这是个重要的改进。分代模式能更高效地回收短命对象，提高吞吐量和内存利用率，减少暂停时间，对需要低延迟和高吞吐量的应用特别有用。
启用分代模式很简单，不需要解锁实验性选项了，直接用 -XX:ShenandoahGCMode=generational 就行。分代模式目前只支持 adaptive 启发式算法，年轻代大小是自动调整的，不需要手动设置。
如果你在用 Shenandoah GC，特别是那些有大量短命对象的应用，建议试试分代模式，它可能会带来明显的性能提升。虽然可能不适合所有应用，但对大多数应用来说，分代模式都是个不错的选择。