一个简单案例,带你看懂GC日志!

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代码

public class Main {
 
  public static void main(String[] args) {
    byte[] array1 = new byte[4 * 1024 * 1024];
    array1 = null;
 
    byte[] array2 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    byte[] array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    byte[] array4 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    byte[] array5 = new byte[128 * 1024];
    byte[] array6 = new byte[2 * 1024 * 1024];
  }
}

参数

参数设置运行

-XX:NewSize=10M -XX:MaxNewSize=10M -XX:InitialHeapSize=20M -XX:MaxHeapSize=20M -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:PretenureSizeThreshold=3M -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:gc.log

参数介绍

-XX:NewSize:初始年轻代大小
-XX:MaxNewSize:最大年轻代大小
-XX:InitialHeapSize:定义堆的初始化大小,默认值是物理内存的1/64,其实就是:-Xms
-XX:MaxHeapSize:定义最大堆的大小,默认为物理内存的1/4,其实就是:-Xmx
-XX:SurvivorRatio:Eden区与Survivor区的大小比值
-XX:MaxTenuringThreshold:年轻代对象转换为老年代对象最大年龄值
-XX:PretenureSizeThreshold=3M:对象大小超过3M时直接在老年代分配内存
-XX:+UseParNewGC:使用ParNew收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC:使用CMS收集器
-XX:+PrintGCDetails:GC时打印详细信息
-Xloggc:输出GC日志信息到文件中

日志

日志情况

0.095: [GC (Allocation Failure) 0.095: [ParNew (promotion failed): 7838K->8391K(9216K), 0.0029438 secs]0.098: [CMS: 8194K->6659K(10240K), 0.0024311 secs] 11934K->6659K(19456K), [Metaspace: 3121K->3121K(1056768K)], 0.0055393 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
 par new generation   total 9216K, used 2214K [0x00000007bec00000, 0x00000007bf600000, 0x00000007bf600000)
  eden space 8192K,  27% used [0x00000007bec00000, 0x00000007bee29820, 0x00000007bf400000)
  from space 1024K,   0% used [0x00000007bf500000, 0x00000007bf500000, 0x00000007bf600000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000007bf400000, 0x00000007bf400000, 0x00000007bf500000)
 concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 6659K [0x00000007bf600000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
 Metaspace       used 3142K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 347K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

日志详解

GC:表明进行了一次垃圾回收,前面没有Full修饰,表明这是一次Young GC

Allocation Failure:表明本次引起GC的原因是因为在年轻代中没有足够的空间能够存储新的数据了

ParNew:表明本次GC发生在年轻代并且使用的是ParNew垃圾收集器。ParNew是一个Serial收集器的多线程版本,会使用多个CPU和线程完成垃圾收集工作(默认使用的线程数和CPU数相同,可以使用-XX:ParallelGCThreads参数限制)

ParNew (promotion failed): 7838K->8391K(9216K) 7838K->8391K(9216K):单位是KB,三个参数分别为:GC前该内存区域(这里是年轻代)使用容量,GC后该内存区域使用容量,该内存区域总容量。

0.0029438 secs:该内存区域GC耗时,单位是秒

CMS: 8194K->6659K(10240K), 0.0024311 secs] 11934K->6659K(19456K)  8194K->6659K(10240K):GC前该内存区域(这里是老年代)使用容量变化,10240K表示该内存区域总容量, 11934K->6659K(19456K):三个参数分别为:堆区垃圾回收前的大小,堆区垃圾回收后的大小,堆区总大小

Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs:分别表示用户态耗时,内核态耗时和总耗时

详细介绍

可以看到出现了promotion failed,那什么情况下会出现promotion failed?

在进行Young GC时,Survivor Space放不下,对象只能放入老年代,而此时老年代也放不下时会出现

1.看代码

byte[] array1 = new byte[4 * 1024 * 1024];
array1 = null;

这行代码直接分配了一个4MB的大对象,此时这个对象会直接进入老年代,接着array1不再引用这个对象

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9oQzNvTkFKcVNSeE5uWFR2QmV5aWJjUTcwNlYzUm5Eenloc2RuU0t1bkE0TGljQ3Q5SjVDRXJha01tN3dnWU5jRDA2bmJPTldlVWFSVkFHRGtyTEVSaWJYdy82NDA

2.接着看下面的代码

byte[] array2 = new byte[2 * 1024 * 1024];
byte[] array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
byte[] array4 = new byte[2 * 1024 * 1024];
byte[] array5 = new byte[128 * 1024];

连续分配了4个数组,其中3个是2MB的数组,1个是128KB的数组,如下图所示,全部会进入Eden区域中

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9oQzNvTkFKcVNSeE5uWFR2QmV5aWJjUTcwNlYzUm5EenlidDUxSXRtV2hRcU9RamliTHJaaFpUVGRhcnlZWXZVMWI3NmJicVVWMXlpYXg2YUxSS0pKSFRTUS82NDA

3.接着会执行如下代码:

byte[] array6 = new byte[2 * 1024 * 1024];

此时还能放得下2MB的对象吗?不可能了,因为Eden区已经放不下了。因此此时会直接触发一次Young GC。

4.我们看下面的GC日志:

ParNew (promotion failed): 7838K->8391K(9216K), 0.0029438 secs

这行日志显示了,Eden区原来是有 近8000KB的对象,但是回收之后发现一个都回收不掉,因为上述几个数组都被变量引用了一,所以一定会直接把这些存活的对象放入到老年代里去,但是此时老年代里已经有一个4MB的数组了,还能放的下3个2MB的数组和1个128KB的数组吗?

明显是不行的,此时一定会超过老年代的10MB大小。

5.所以此时我们看cms的gc日志:

CMS: 8194K->6659K(10240K), 0.0024311 secs] 11934K->6659K(19456K), [Metaspace: 3121K->3121K(1056768K)], 0.0055393 secs

大家可以清晰看到,此时执行了CMS垃圾回收器的Full GC,我们知道Full GC其实就是会对老年代进行Old GC, 同时一般会跟一次Young GC关联,还会触发一次元数据区(永久代)的GC。

在CMS Full GC之前,就已经触发过Young GC了,此时大家可以看到此时Young GC就已经有了,接着就是执行针对 老年代的Old GC,也就是如下日志:

CMS: 8194K->6659K(10240K), 0.0024311 secs

6.这里看到老年代从8MB左右的对象占用,变成了6MB左右的对象占用,这是怎么个过程呢?

很简单,一定是在Young GC之后,先把2个2MB的数组放入了老年代,此时要继续放1个2MB的数组和1个128KB的数组到老年代,一定会放不下,所以此时就会触发CMS的Full GC

然后此时就会回收掉其中的一个4MB的数组,因为他已经没人引用了

接着放入进去1个2MB的数组和1个128KB的数组

所以大家再看CMS的垃圾回收日志:CMS: 8194K->6659K(10240K), 0.0024311 secs,他是从回收前的8MB变成了 6MB

最后在CMS Full GC执行完毕之后,其实年轻代的对象都进入了老年代,此时最后一行代码要在年轻代分配2MB的数组就可以成功了

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9oQzNvTkFKcVNSeE5uWFR2QmV5aWJjUTcwNlYzUm5EenkzY0ZkSkkwTXQ2UVU4MFFneE9ON3ExdUM0d1hyejkxVDJtOTA5aDBVMVlDdzlxVmJKYUxNdWcvNjQw

补充知识

Young GC触发条件

当年轻代Eden区域满的时候会触发一次Young GC

Full GC触发条件

Full GC用于清理整个堆空间。它的触发条件主要有以下几种:

1.显式调用System.gc方法(建议JVM触发)。

2.元空间不足

3.年代空间不足,引起Full GC。这种情况比较复杂,有以下几种:

4.JVM的空间分配担保机制可能会触发Full GC:

空间担保分配是指在发生Young GC之前,虚拟机会检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象的总空间。

如果大于,则此次Young GC是安全的。

如果小于,则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败。

如果HandlePromotionFailure=true,那么会继续检查老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升到老年代的对象的平均大小,如果大于,则尝试进行一次Young GC,但这次Young GC依然是有风险的,失败后会重新发起一次Full gc;如果小于或者HandlePromotionFailure=false,则改为直接进行一次Full GC。

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9oQzNvTkFKcVNSeE5uWFR2QmV5aWJjUTcwNlYzUm5EenltVnMzN2MwclI0ZEU2ajBidjVmaWFmRTRqTUJkQmpzZDY1VEJmVkpGbG8wemlheEZHdmpMU3FYdy82NDA

GC Easy工具

这里推荐一个gceasy(https://gceasy.io)工具,可以上传gc文件,然后他会利用可视化的界面来展现GC情况

参考

https://www.oracle.com/java/technologies/javase/vmoptions-jsp.html

https://book.douban.com/subject/34907497/