[JVM]理解GC日志

ゝ一世哀愁。 2021-05-27 20:38 554阅读 0赞

*  # 深入理解Java虚拟机 #
    
     *  [\[JVM\]Java内存区域与垃圾收集 - 思维导图][JVM_Java_ -]
     *  [\[JVM\]类加载机制 - 思维导图][JVM_ -]
     *  [\[JVM\]OOM实例分析][JVM_OOM]
     *  [\[JVM\]理解Class文件(1)：手动解析常量池][JVM_Class_1]
     *  [\[JVM\]理解GC日志][JVM_GC]
     *  [\[JVM\]理解Class文件(2)][JVM_Class_2]

# 1. 输出GC日志 #

通过阅读GC日志，我们可以了解[Java虚拟机内存分配与回收策略][JVM_Java_ -]。  
先来看一个简单的示例，通过设置VM参数"**XX:+PrintGCDetails**"就可以打印出GC日志

zhanghuamaodeMacBook-Pro:java zhanghuamao$ java -XX:+PrintGCDetails TestClass
    hello
    Heap
     PSYoungGen      total 76288K, used 3932K [0x000000076ab00000, 0x0000000770000000, 0x00000007c0000000)
      eden space 65536K, 6% used [0x000000076ab00000,0x000000076aed7240,0x000000076eb00000)
      from space 10752K, 0% used [0x000000076f580000,0x000000076f580000,0x0000000770000000)
      to   space 10752K, 0% used [0x000000076eb00000,0x000000076eb00000,0x000000076f580000)
     ParOldGen       total 175104K, used 0K [0x00000006c0000000, 0x00000006cab00000, 0x000000076ab00000)
      object space 175104K, 0% used [0x00000006c0000000,0x00000006c0000000,0x00000006cab00000)
     Metaspace       used 2630K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
      class space    used 286K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

*  **PSYoungGen**  
    PS是Parallel Scavenge收集器的缩写，它配套的**新生代**称为PSYoungGen，新生代又分化eden space、from space和to space这三部分
 *  \*\* ParOldGen\*\*  
    Parallel Scavenge收集器配套的**老年代**
 *  **Metaspace**  
    Parallel Scavenge收集器配套的**永久代**
 *  **total & used**  
    总的空间和用掉的空间

# 2. GC日志分析 #

## 2.1 新生代Minor GC ##

先来回顾下垃圾回收算法，通常新生代按照8:1:1(**eden space + survivor from space + survivor to space**)进行内存划分，新生产的对象会被放到eden space，当eden内存不足时，就会将存活对象移动到survivor区域，如果survivor空间也不够时，就需要从老年代中进行分配担保，将存活的对象移动老年代，这就是一次Minor GC的过程。

![format_png][]

新生代

### 1. 示例代码 ###

*  **code**

/**
     * VM agrs: -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails
     * -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
     */
    
    public class MinorGCTest {
        private static final int _1MB = 1024 * 1024;
    
        public static void testAllocation() {
            byte[] allocation1, allocation2, allocation3, allocation4;
            allocation1 = new byte[2 * _1MB];
            allocation2 = new byte[2 * _1MB];
            allocation3 = new byte[2 * _1MB];
            allocation4 = new byte[4 * _1MB];
        }
    
        public static void main(String[] agrs) {
            testAllocation();
        }
    }

*  **VM参数说明**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Option</th> 
   <th>Description</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-verbose:gc</td> 
   <td>显示GC的操作内容</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-Xms20M -Xmx20M</td> 
   <td>设置堆大小为20M</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-Xmn10M</td> 
   <td>设置新生代的内存空间大小为10M</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-XX:+PrintGCDetails</td> 
   <td>打印GC中的变化</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-XX:SurvivorRatio=8</td> 
   <td>新生代中Eden区域与Survivor区域的大小比值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-XX:+UseSerialGC</td> 
   <td>在新生代和老年代中使用串行收集器，由于-verbose:gc参数对Parallel Scavenge收集器不起作用，无法显示显示GC的操作内容，因此采用串行收集器</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  **示例代码说明**
 *  该段代码一共创建了4个数组对象，在给allocation4分配空间前的内存空间使用情况如下：

![format_png 1][]

before MinorGC

*  需要执行一次MinorGC才能给allocation4分配空间，分配成功以后内存空间使用情况如下：

![format_png 2][]

after MinorGC

### 2. GC日志 ###

![format_png 3][]

Minor GC日志

*  **\[GC \[DefNew ... ...\]**
 *  GC日志开头的信息通过设置**-verbose:gc**参数后才能输出。
 *  **"\[GC"**和**"\[Full GC"**说明这次垃圾收集的停顿类型，如果这次GC发生了Stop-The-World，则为**"\[Full GC"**，否则为**"\[GC"**
 *  **"\[DefNew "**表示GC发生的区域为Serial收集器的新生代中，DefNew是**"Default New Generation"**的缩写。Serial收集器的老年代和永久代分别表示为**"Tenured"**、**"Perm"**
 *  \*\* eden space 8192K, 52% used\*\*
 *  新生代的Eden区总共大小为8MB，使用掉的4MB是用来存放allocation4对象
 *  **tenured generation total 10240K, used 6144K**
 *  老年代大小为10MB，使用掉的6MB是用来存放allocation1、allocation2和allocation3这3个对象

## 2.2 大对象直接进入老年代 ##

### 1. 示例代码 ###

*  **code**

/**
     * VM agrs: -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails
     * -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC      
     * -XX:PretenureSizeThreshold=3145728
     */
    
    public class TestClass2 {
        private static final int _1MB = 1024 * 1024;
        
        public static void testPretenureSizeThreshold() {
            byte[] allocation;
            allocation = new byte[4 * _1MB];
        }
        /**
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            // TODO Auto-generated method stub
            testPretenureSizeThreshold();
        }
    
    }

*  **VM参数说明**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Option</th> 
   <th>Description</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-XX:PretenureSizeThreshold=3145728</td> 
   <td>所占用内存大于该值的对象直接分配到老年代，3145728为3MB</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  **示例代码说明**  
    该段代码创建了一个数组对象allocation，大小为4MB，已经超出PretenureSizeThreshold设置的范围，该对象将直接被分配到老年代中。

### 2. GC日志 ###

![format_png 4][]

大对象直接进入老年代-GC日志

*  **tenured generation total 10240K, used 4096K**  
    老年代大小为10MB，用掉的4MB用来存放allocation对象

## 2.3 长期存活的对象进入老年代 ##

### 1. 示例代码 ###

*  **code**

/**
     * VM agrs: -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails
     * -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC -XX:MaxTenuringThreshold=1
     */
    
    public class TestClass3 {
        private static final int _1MB = 1024 * 1024;
    
        public static void testTenuringThreshold() {
            byte[] allocation1, allocation2, allocation3;
            allocation1 = new byte[_1MB / 4];
            allocation2 = new byte[4 * _1MB];
            allocation3 = new byte[4 * _1MB];
            allocation3 = null;
            allocation3 = new byte[4 * _1MB];
        }
    
        public static void main(String[] agrs) {
            testTenuringThreshold();
        }
    }

*  **VM参数说明**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Option</th> 
   <th>Description</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-XX:MaxTenuringThreshold=1</td> 
   <td>对象晋升为老年代的年龄阀值为1</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  **示例代码说明**  
    该段代码创建了3个数组对象，当执行到**"allocation3 = new byte\[4 \* \_1MB\]; "**时，Eden已经被占用了**256KB + 4MB**，而创建allocation3需要4MB，已经超过Eden的大小8MB，需要先发生一次MinorGC，才能保证有空间存放allocation3

### 2. GC日志 ###

*  设置参数为MaxTenuringThreshold=1的运行结果
 *  由GC日志开头的两句**"\[GC \[DefNew"**可知，该段代码一共发生了2次GC，第一次是**"allocation3 = new byte\[4 \* \_1MB\]; "**，第二次是执行**allocation3 = null**时
 *  allocation1在经过第一次GC时，对象年龄变成了1，由于设置的MaxTenuringThreshold=1，当发生第二次GC时，**allocation1的年龄已经超出了设置的阀值，allocation1进入到老年代**，因此，新生代的from space使用空间为0，对应GC语句为**from space 1024K, 0% used**

![format_png 5][]

MaxTenuringThreshold=1

*  设置参数为MaxTenuringThreshold=15的运行结果  
    由于设置的MaxTenuringThreshold=15，发生第二次GC时，allocation1的年龄没有超出设置的阀值，因此，新生代的from space使用空间**不为0**，对应GC语句为**from space 1024K, 44% used**

![format_png 6][]

MaxTenuringThreshold=15

# 3. 参考 #

*  深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）

作者：伤口不该结疤  
链接：https://www.jianshu.com/p/fd1d4f21733a  
来源：简书  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

[JVM_Java_ -]: https://www.jianshu.com/p/088d71f20a47
[JVM_ -]: https://www.jianshu.com/p/5bad514071ab
[JVM_OOM]: https://www.jianshu.com/p/8eabaf631d15
[JVM_Class_1]: https://www.jianshu.com/p/26f95965320e
[JVM_GC]: https://www.jianshu.com/p/fd1d4f21733a
[JVM_Class_2]: https://www.jianshu.com/p/dbaabe4554b6
[format_png]: /images/20210527/1f0242c3eb15438597393a1aa8ca0edd.png
[format_png 1]: /images/20210527/99226cf4f13a45eb86c1757e7c85d7e9.png
[format_png 2]: /images/20210527/23209b4f04ed443daa20c213738c04ce.png
[format_png 3]: /images/20210527/66ef0ee1943941ecaca3d46333743509.png
[format_png 4]: /images/20210527/cf748f0382724c318ee974993c3ca55c.png
[format_png 5]: /images/20210527/7dddc7c72031442196d07d98fc9805d2.png
[format_png 6]: /images/20210527/ca4c58c4df774c8d9387361a5fc46e0f.png