JVM GC 日誌詳解

青1475864380702發表於2019-03-07
JVMGC

本文采用的JDK版本：

java version "1.8.0_144"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_144-b01)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.144-b01, mixed mode)
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一、GC 日誌引數

設定JVM GC格式日誌的主要引數包括如下8個：

-XX:+PrintGC 輸出簡要GC日誌 
-XX:+PrintGCDetails 輸出詳細GC日誌 
-Xloggc:gc.log  輸出GC日誌到檔案
-XX:+PrintGCTimeStamps 輸出GC的時間戳（以JVM啟動到當期的總時長的時間戳形式） 
-XX:+PrintGCDateStamps 輸出GC的時間戳（以日期的形式，如 2013-05-04T21:53:59.234+0800） 
-XX:+PrintHeapAtGC 在進行GC的前後列印出堆的資訊
-verbose:gc
-XX:+PrintReferenceGC 列印年輕代各個引用的數量以及時長
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本文假設讀者已經熟悉JVM 記憶體結構。

1.1 -XX:+PrintGC與-verbose:gc

如果想開啟GC日誌的資訊，可以通過設定如下的引數任一引數：

-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails 
-Xloggc:gc.log 
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如果只設定-XX:+PrintGC那麼列印的日誌如下所示：

[GC (Allocation Failure)  61805K->9849K(256000K), 0.0041139 secs]
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1、GC 表示是一次YGC（Young GC）

2、Allocation Failure 表示是失敗的型別

3、68896K->5080K 表示年輕代從68896K降為5080K

4、256000K表示整個堆的大小

5、0.0041139 secs表示這次GC總計所用的時間

在JDK 8中，-verbose:gc是-XX:+PrintGC一個別稱，日誌格式等價與：-XX:+PrintGC，。

不過在JDK 9中 -XX:+PrintGC被標記為deprecated。

-verbose:gc是一個標準的選項， -XX:+PrintGC是一個實驗的選項，建議使用-verbose:gc替代-XX:+PrintGC

參考：Difference between -XX:+PrintGC and -verbose:gc

1.2 -XX:+PrintGCDetails

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 53248K->2176K(59392K)] 58161K->7161K(256000K), 0.0039189 secs] [Times: user=0.02 sys=0.01, real=0.00 secs]
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1、GC 表示是一次YGC（Young GC）

2、Allocation Failure 表示是失敗的型別

3、PSYoungGen 表示年輕代大小

4、53248K->2176K 表示年輕代佔用從53248K降為2176K

5、59392K表示年輕帶的大小

6、58161K->7161K 表示整個堆佔用從53248K降為2176K

7、256000K表示整個堆的大小

8、 0.0039189 secs 表示這次GC總計所用的時間

9、[Times: user=0.02 sys=0.01, real=0.00 secs] 分別表示，使用者態佔用時長，核心用時，真實用時。

時間保留兩位小數，四捨五入。

1.3 -XX:+PrintGCTimeStamps

1.963: [GC (Allocation Failure)  61805K->9849K(256000K), 0.0041139 secs]
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如果加上-XX:+PrintGCTimeStamps那麼日誌僅僅比1.1介紹的最前面多了一個時間戳： 1.963， 表示從JVM啟動到列印GC時刻用了1.963秒。

1.4 -XX:+PrintGCDateStamps

2019-03-05T16:56:15.108+0800: [GC (Allocation Failure)  61805K->9849K(256000K), 0.0041139 secs]
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如果加上-XX:+PrintGCDateStamps那麼日誌僅僅比1.1介紹的最前面多了一個日期時間： 2019-03-05T16:56:15.108+0800， 表示列印GC的時刻的時間是2019-03-05T16:56:15.108+0800。+0800表示是東8區。

1.5 -XX:+PrintHeapAtGC

這個引數開啟後，

使用如下引數-verbose:gc -XX:+PrintHeapAtGC -Xmn64M -Xms256M -Xmx256M

列印日誌如下：

{Heap before GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 57344K, used 49152K [0x00000000fc000000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 49152K, 100% used [0x00000000fc000000,0x00000000ff000000,0x00000000ff000000)
  from space 8192K, 0% used [0x00000000ff800000,0x00000000ff800000,0x0000000100000000)
  to   space 8192K, 0% used [0x00000000ff000000,0x00000000ff000000,0x00000000ff800000)
 ParOldGen       total 196608K, used 0K [0x00000000f0000000, 0x00000000fc000000, 0x00000000fc000000)
  object space 196608K, 0% used [0x00000000f0000000,0x00000000f0000000,0x00000000fc000000)
 Metaspace       used 7901K, capacity 8264K, committed 8448K, reserved 1056768K
  class space    used 888K, capacity 986K, committed 1024K, reserved 1048576K
[GC (Allocation Failure)  49152K->2416K(253952K), 0.0030218 secs]
Heap after GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 57344K, used 2400K [0x00000000fc000000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 49152K, 0% used [0x00000000fc000000,0x00000000fc000000,0x00000000ff000000)
  from space 8192K, 29% used [0x00000000ff000000,0x00000000ff258020,0x00000000ff800000)
  to   space 8192K, 0% used [0x00000000ff800000,0x00000000ff800000,0x0000000100000000)
 ParOldGen       total 196608K, used 16K [0x00000000f0000000, 0x00000000fc000000, 0x00000000fc000000)
  object space 196608K, 0% used [0x00000000f0000000,0x00000000f0004000,0x00000000fc000000)
 Metaspace       used 7901K, capacity 8264K, committed 8448K, reserved 1056768K
  class space    used 888K, capacity 986K, committed 1024K, reserved 1048576K
}
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由此可以看出在，列印如下日誌前後

[GC (Allocation Failure)  49152K->2416K(253952K), 0.0030218 secs]
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詳細列印出了日誌資訊

invocations 表示GC的次數，每次GC增加一次，每次GC前後的invocations相等

1、Heap before GC invocations=1 表示是第1次GC呼叫之前的堆記憶體狀況

2、{Heap before GC invocations=1 (full 0): 表示是第1次GC呼叫之後的堆記憶體狀況

1.6 -Xloggc:gc.log

如果使用該引數-Xloggc則預設開啟如下兩個引數

-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCTimeStamps 
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如果啟動引數如下：-Xloggc:gc.log -Xmn64M -Xms256M -Xmx256M則日誌格式如下所示

0.318: [GC (Allocation Failure)  49152K->2384K(253952K), 0.0038675 secs]
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gc.log也可以指定絕對的路徑。

在gc.log最前面還會預設列印系統的JDK版本與啟動的引數

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.144-b01) for linux-amd64 JRE (1.8.0_144-b01), built on Jul 21 2017 21:57:33 by "java_re" with gcc 4.3.0 20080428 (Red Hat 4.3.0-8)
Memory: 4k page, physical 16287104k(1657700k free), swap 16636924k(15826632k free)
CommandLine flags: -XX:InitialHeapSize=268435456 -XX:MaxHeapSize=268435456 -XX:MaxNewSize=67108864 -XX:NewSize=67108864 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseParallelGC 
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1.7 -XX:+PrintReferenceGC

此設定 -XX:+PrintReferenceGC可以列印出SoftReference，WeakReference，FinalReference，PhantomReference，JNI Weak Reference幾種引用的數量，以及清理所用的時長，該引數在進行YGC調優時可以排上用場。

[GC (Allocation Failure) [SoftReference, 0 refs, 0.0000119 secs][WeakReference, 499 refs, 0.0000370 secs][FinalReference, 1045 refs, 0.0002313 secs][PhantomReference, 0 refs, 0 refs, 0.0000039 secs][JNI Weak Reference, 0.0000290 secs][PSYoungGen: 53456K->4880K(57344K)] 53496K->4928K(253952K), 0.0037199 secs] [Times: user=0.02 sys=0.01, real=0.01 secs] 
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具體可以參考佔小狼的一篇實戰：一次 Young GC 的優化實踐（FinalReference 相關）

二、CMS GC日誌詳細分析

[GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 19498K(32768K)] 36184K(62272K), 0.0018083 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[CMS-concurrent-mark-start]
[CMS-concurrent-mark: 0.011/0.011 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[CMS-concurrent-preclean-start]
[CMS-concurrent-preclean: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
 CMS: abort preclean due to time [CMS-concurrent-abortable-preclean: 0.558/5.093 secs] [Times: user=0.57 sys=0.00, real=5.09 secs] 
[GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 16817 K (29504 K)][Rescan (parallel) , 0.0021918 secs][weak refs processing, 0.0000245 secs][class unloading, 0.0044098 secs][scrub symbol table, 0.0029752 secs][scrub string table, 0.0006820 secs][1 CMS-remark: 19498K(32768K)] 36316K(62272K), 0.0104997 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[CMS-concurrent-sweep-start]
[CMS-concurrent-sweep: 0.007/0.007 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[CMS-concurrent-reset-start]
[CMS-concurrent-reset: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
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CMS日誌分為兩個STW(stop the world)

分別是init remark（1） 與 remark（7）兩個階段。一般耗時比YGC長約10倍（個人經驗）。

（1）、[GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 19498K(32768K)] 36184K(62272K), 0.0018083 secs][Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

會STO(Stop The World)，這時候的老年代容量為 32768K， 在使用到 19498K 時開始初始化標記。耗時短。

（2）、[CMS-concurrent-mark-start]

併發標記階段開始

（3）、[CMS-concurrent-mark: 0.011/0.011 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs]

併發標記階段花費時間。

（4）、[CMS-concurrent-preclean-start]

併發預清理階段，也是與使用者執行緒併發執行。虛擬機器查詢在執行併發標記階段新進入老年代的物件(可能會有一些物件從新生代晉升到老年代， 或者有一些物件被分配到老年代)。通過重新掃描，減少下一個階段”重新標記”的工作，因為下一個階段會Stop The World。

（5）、[CMS-concurrent-preclean: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]

併發預清理階段花費時間。

（6）、[CMS-concurrent-abortable-preclean-start] CMS: abort preclean due to time [CMS-concurrent-abortable-preclean: 0.558/5.093 secs][Times: user=0.57 sys=0.00, real=5.09 secs]

併發可中止預清理階段，執行在並行預清理和重新標記之間，直到獲得所期望的eden空間佔用率。增加這個階段是為了避免在重新標記階段後緊跟著發生一次垃圾清除

（7）、[GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 16817 K (29504 K)][Rescan (parallel) , 0.0021918 secs][weak refs processing, 0.0000245 secs][class unloading, 0.0044098 secs][scrub symbol table, 0.0029752 secs][scrub string table, 0.0006820 secs][1 CMS-remark: 19498K(32768K)] 36316K(62272K), 0.0104997 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]

會STW(Stop The World)，收集階段，這個階段會標記老年代全部的存活物件，包括那些在併發標記階段更改的或者新建立的引用物件

（8）、[CMS-concurrent-sweep-start]

併發清理階段開始，與使用者執行緒併發執行。

（9）、[CMS-concurrent-sweep: 0.007/0.007 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

併發清理階段結束，所用的時間。

（10）、[CMS-concurrent-reset-start]

開始併發重置。在這個階段，與CMS相關資料結構被重新初始化，這樣下一個週期可以正常進行。

（11）、[CMS-concurrent-reset: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

併發重置所用結束，所用的時間。

參考：

Geek-Yan: JVM 學習筆記(四) CMS GC日誌詳解

三、G1垃圾收集器

建議在堆記憶體大於6G以上來使用，這個是官網的推薦。

四、GC調優

設定JVM GC 效能的有如下引數

4.1 -Xmn

新生代大小官網推薦的大小是3/8, 如果設定太小，比如1/10會導致Minor GC 與Major GC次數增多。

4.2 -XX:MaxTenuringThreshold=n

其中n的大小為區間為[0,15],如果高於15，JDK7 會預設15，JDK 8會啟動報錯

五、常見問題

1 .併發模式失敗（concurrent mode failure）

發生在CMS GC執行期間，詳情參考：

JVM 調優 —— GC 長時間停頓問題及解決方法

GC的悲觀策略

2. 提升失敗（promotion failed）

發生在Minor GC期間

參考資料

  1. 鐵錨:快速解讀GC日誌
  2. Geek-Yan: JVM 學習筆記(四) CMS GC日誌詳解

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