jvm系列(五):Java GC 分析

作者：純潔的微笑 2017-09-26 16:32:03

Java GC(Garbage Collection，垃圾收集，垃圾回收)機制，是Java與C++/C的主要區別之一，作為Java開發者，一般不需要專門編寫內存回收和垃圾清理代碼，對內存泄露和溢出的問題，也不需要像C程序員那樣戰戰兢兢。

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Java GC就是JVM記錄儀，書畫了JVM各個分區的表演。

什么是 Java GC

Java GC(Garbage Collection，垃圾收集，垃圾回收)機制，是Java與C++/C的主要區別之一，作為Java開發者，一般不需要專門編寫內存回收和垃圾清理代碼，對內存泄露和溢出的問題，也不需要像C程序員那樣戰戰兢兢。這是因為在Java虛擬機中，存在自動內存管理和垃圾清掃機制。概括地說，該機制對JVM(Java Virtual Machine)中的內存進行標記，并確定哪些內存需要回收，根據一定的回收策略，自動的回收內存，永不停息(Nerver Stop)的保證JVM中的內存空間，防止出現內存泄露和溢出問題。

在Java語言出現之前，就有GC機制的存在，如Lisp語言)，Java GC機制已經日臻完善，幾乎可以自動的為我們做絕大多數的事情。然而，如果我們從事較大型的應用軟件開發，曾經出現過內存優化的需求，就必定要研究Java GC機制。

簡單總結一下，Java GC就是通過GC收集器回收不在存活的對象，保證JVM更加高效的運轉。如果不了解GC算法和垃圾回收器可以參考這篇文章：jvm系列(三):GC算法垃圾收集器。

如何獲取 Java GC日志

一般情況可以通過兩種方式來獲取GC日志，一種是使用命令動態查看，一種是在容器中設置相關參數打印GC日志。

命令動態查看

Java 自動的工具行命令，jstat可以用來動態監控JVM內存的使用，統計垃圾回收的各項信息。

比如常用命令， jstat-gc 統計垃圾回收堆的行為

$ jstat -gc 1262  
S0C    S1C     S0U     S1U   EC       EU        OC         OU        PC       PU         YGC    YGCT    FGC    FGCT     GCT     
26112.0 24064.0 6562.5  0.0   564224.0 76274.5   434176.0   388518.3  524288.0 42724.7    320    6.417   1      0.398    6.815

也可以設置間隔固定時間來打印：

$ jstat -gc 1262 2000 20

這個命令意思就是每隔2000ms輸出1262的gc情況，一共輸出20次

更詳細的內容參考這篇文章：jvm系列(四):jvm調優-命令篇

GC參數

JVM的GC日志的主要參數包括如下幾個：

-XX:+PrintGC 輸出GC日志
-XX:+PrintGCDetails 輸出GC的詳細日志
-XX:+PrintGCTimeStamps 輸出GC的時間戳(以基準時間的形式)
-XX:+PrintGCDateStamps 輸出GC的時間戳(以日期的形式，如 2017-09-04T21:53:59.234+0800)
-XX:+PrintHeapAtGC 在進行GC的前后打印出堆的信息
-Xloggc:../logs/gc.log 日志文件的輸出路徑

在生產環境中，根據需要配置相應的參數來監控JVM運行情況。

Tomcat 設置示例

我們經常在tomcat的啟動參數中添加JVM相關參數，這里有一個典型的示例：

JAVA_OPTS="-server -Xms2000m -Xmx2000m -Xmn800m -XX:PermSize=64m -XX:MaxPermSize=256m -XX:SurvivorRatio=4  
-verbose:gc -Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log   
-Djava.awt.headless=true   
-XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDetails   
-Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=600000 -Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=600000 
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:MaxTenuringThreshold=15"

根據上面的參數我們來做一下解析：

-Xms2000m-Xmx2000m-Xmn800m-XX:PermSize=64m-XX:MaxPermSize=256m

Xms，即為jvm啟動時得JVM初始堆大小,Xmx為jvm的***堆大小，xmn為新生代的大小，permsize為***代的初始大小，MaxPermSize為***代的***空間。

-XX:SurvivorRatio=4

SurvivorRatio為新生代空間中的Eden區和救助空間Survivor區的大小比值，默認是32，也就是說Eden區是 Survivor區的32倍大小，要注意Survivo是有兩個區的，因此Surivivor其實占整個young genertation的1/34。調小這個參數將增大survivor區，讓對象盡量在survitor區呆長一點，減少進入年老代的對象。去掉救助空間的想法是讓大部分不能馬上回收的數據盡快進入年老代，加快年老代的回收頻率，減少年老代暴漲的可能性，這個是通過將-XX:SurvivorRatio 設置成比較大的值(比如65536)來做到。

-verbose:gc-Xloggc:$CATALINA_HOME/logs/gc.log

將虛擬機每次垃圾回收的信息寫到日志文件中，文件名由file指定，文件格式是平文件，內容和-verbose:gc輸出內容相同。

-Djava.awt.headless=true Headless模式是系統的一種配置模式。在該模式下，系統缺少了顯示設備、鍵盤或鼠標。

-XX:+PrintGCTimeStamps-XX:+PrintGCDetails

設置gc日志的格式

-Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=600000-Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=600000

指定rmi調用時gc的時間間隔

-XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:MaxTenuringThreshold=15 采用并發gc方式，經過15次minor gc 后進入年老代

如何分析GC日志

摘錄GC日志一部分

Young GC回收日志:

2016-07-05T10:43:18.093+0800: 25.395: [GC [PSYoungGen: 274931K->10738K(274944K)] 371093K->147186K(450048K), 0.0668480 secs] [Times: user=0.17 sys=0.08, real=0.07 secs]

Full GC回收日志:

2016-07-05T10:43:18.160+0800: 25.462: [Full GC [PSYoungGen: 10738K->0K(274944K)] [ParOldGen: 136447K->140379K(302592K)] 147186K->140379K(577536K) [PSPermGen: 85411K->85376K(171008K)], 0.6763541 secs] [Times: user=1.75 sys=0.02, real=0.68 secs]

通過上面日志分析得出，PSYoungGen、ParOldGen、PSPermGen屬于Parallel收集器。其中PSYoungGen表示gc回收前后年輕代的內存變化;ParOldGen表示gc回收前后老年代的內存變化;PSPermGen表示gc回收前后***區的內存變化。young gc 主要是針對年輕代進行內存回收比較頻繁，耗時短;full gc 會對整個堆內存進行回城，耗時長，因此一般盡量減少full gc的次數

通過兩張圖非常明顯看出gc日志構成：

Young GC日志: