【JVM系列下篇】5.分析GC日志

1-GC日志参数

-verbose:gc

　　输出gc日志信息，默认输出到标准输出

-XX:+PrintGC

　　输出GC日志。类似：-verbose:gc

-XX:+PrintGCDetails

　　在发生垃圾回收时打印内存回收相处的日志，并在进程退出时输出当前内存各区域分配情况　　

-XX:+PrintGCTimeStamps

　　输出GC发生时的时间戳

-XX:+PrintGCDateStamps

　　输出GC发生时的时间戳（以日期的形式，例如：2013-05-04T21:53:59.234+0800）

-XX:+PrintHeapAtGC

　　每一次GC前和GC后，都打印堆信息

-Xloggc:<file>

　　表示把GC日志写入到一个文件中去，而不是打印到标准输出中

02-GC日志格式

GC 分类

针对 HotSpot VM 的实现，它里面的 GC 按照回收区域又分为两大种类型：一种是部分收集（Partial GC），一种是整堆收集（Full GC）

部分收集（Partial GC）：不是完整收集整个 Java 堆的垃圾收集。其中又分为：
- 新生代收集（Minor GC / Young GC）：只是新生代（Eden / S0, S1）的垃圾收集
- 老年代收集（Major GC / Old GC）：只是老年代的垃圾收集。目前，只有 CMS GC 会有单独收集老年代的行为。注意，很多时候 Major GC 会和 Full GC 混淆使用，需要具体分辨是老年代回收还是整堆回收。
混合收集（Mixed GC）：收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。目前，只有 G1 GC 会有这种行为
整堆收集（Full GC）：收集整个 java 堆和方法区的垃圾收集。

新生代收集：

　　当Eden区满的时候就会进行新生代收集，所以新生代收集和S0区域和S1区域无关
老年代收集和新生代收集的关系：

　　进行老年代收集之前会先进行一次年轻代的垃圾收集，原因如下：一个比较大的对象无法放入新生代，那它自然会往老年代去放，如果老年代也放不下，那会先进行一次新生代的垃圾收集，之后尝试往新生代放，如果还是放不下，才会进行老年代的垃圾收集，之后在往老年代去放，这是一个过程，我来说明一下为什么需要往老年代放，但是放不下，而进行新生代垃圾收集的原因，这是因为新生代垃圾收集比老年代垃圾收集更加简单，这样做可以节省性能

进行垃圾收集的时候，堆包含新生代、老年代、元空间/永久代：

　　可以看出Heap后面包含着新生代、老年代、元空间，但是我们设置堆空间大小的时候设置的只是新生代、老年代而已，元空间是分开设置的

哪些情况会触发Full GC：

　　老年代空间不足、方法区空间不足、显示调用System.gc()、Minior GC进入老年代的数据的平均大小大于老年代的可用内存、大对象直接进入老年代，而老年代的可用空间不足

不同GC分类的GC细节

/**
 *  -XX:+PrintCommandLineFlags
 *
 *  -XX:+UseSerialGC:表明新生代使用Serial GC ，同时老年代使用Serial Old GC
 *
 *  -XX:+UseParNewGC：标明新生代使用ParNew GC
 *
 *  -XX:+UseParallelGC:表明新生代使用Parallel GC
 *  -XX:+UseParallelOldGC : 表明老年代使用 Parallel Old GC
 *  说明：二者可以相互激活
 *
 *  -XX:+UseConcMarkSweepGC：表明老年代使用CMS GC。同时，年轻代会触发对ParNew 的使用
 * @author shkstart
 * @create 17:19
 */
public class GCUseTest {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<byte[]> list = new ArrayList<>();

        while(true){
            byte[] arr = new byte[1024 * 10];//10kb
            list.add(arr);
//            try {
//                Thread.sleep(5);
//            } catch (InterruptedException e) {
//                e.printStackTrace();
//            }
        }
    }
}

老年代使用CMS GC

GC设置方法：参数中使用-XX:+UseConcMarkSweepGC，说明老年代使用CMS GC，同时年轻代也会触发对ParNew的使用，因此添加该参数之后，新生代使用ParNew GC，而老年代使用CMS GC，整体是并发垃圾收集，主打低延迟

打印出来的GC细节：

新生代使用Serial GC

GC设置方法：参数中使用-XX:+UseSerialGC，说明新生代使用Serial GC，同时老年代也会触发对Serial Old GC的使用，因此添加该参数之后，新生代使用Serial GC，而老年代使用Serial Old GC，整体是串行垃圾收集

打印出来的GC细节：

DefNew代表新生代使用Serial GC，然后Tenured代表老年代使用Serial Old GC

GC日志分类

MinorGC

MinorGC（或 young GC 或 YGC）日志：

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 31744K->2192K (36864K) ] 31744K->2200K (121856K), 0.0139308 secs] [Times: user=0.05 sys=0.01, real=0.01 secs]

FullGC

[Full GC (Metadata GC Threshold) [PSYoungGen: 5104K->0K (132096K) ] [Par01dGen: 416K->5453K (50176K) ]5520K->5453K (182272K), [Metaspace: 20637K->20637K (1067008K) ], 0.0245883 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.02 secs]

GC日志结构剖析

垃圾收集器

Serial 收集器：新生代显示 "[DefNew"，即 Default New Generation
ParNew 收集器：新生代显示 "[ParNew"，即 Parallel New Generation
Parallel Scavenge 收集器：新生代显示"[PSYoungGen"，JDK1.7 使用的即 PSYoungGen
Parallel Old 收集器：老年代显示"[ParoldGen"
G1 收集器：显示”garbage-first heap“

GC 原因

Allocation Failure：表明本次引起 GC 的原因是因为新生代中没有足够的区域存放需要分配的数据
Metadata GCThreshold：Metaspace 区不够用了
FErgonomics：JVM 自适应调整导致的 GC
System：调用了 System.gc()方法

GC前后情况

通过图示，我们可以发现 GC 日志格式的规律一般都是：GC 前内存占用-＞ GC 后内存占用（该区域内存总大小）

[PSYoungGen: 5986K->696K (8704K) ] 5986K->704K (9216K)

中括号内：GC 回收前年轻代堆大小，回收后大小，（年轻代堆总大小）
括号外：GC 回收前年轻代和老年代大小，回收后大小，（年轻代和老年代总大小）

注意：Minor GC 堆内存总容量 = 9/10 年轻代 + 老年代。原因是 Survivor 区只计算 from 部分，而 JVM 默认年轻代中 Eden 区和 Survivor 区的比例关系，Eden:S0:S1=8:1:1。

GC时间

GC 日志中有三个时间：user，sys 和 real

user：进程执行用户态代码（核心之外）所使用的时间。这是执行此进程所使用的实际 CPU 时间，其他进程和此进程阻塞的时间并不包括在内。在垃圾收集的情况下，表示 GC 线程执行所使用的 CPU 总时间。
sys：进程在内核态消耗的 CPU 时间，即在内核执行系统调用或等待系统事件所使用的 CPU 时间
real：程序从开始到结束所用的时钟时间。这个时间包括其他进程使用的时间片和进程阻塞的时间（比如等待 I/O 完成）。对于并行 gc，这个数字应该接近（用户时间＋系统时间）除以垃圾收集器使用的线程数。

由于多核的原因，一般的 GC 事件中，real time 是小于 sys time ＋ user time 的，因为一般是多个线程并发的去做 GC，所以 real time 是要小于 sys ＋ user time 的。如果 real ＞ sys ＋ user 的话，则你的应用可能存在下列问题：IO 负载非常重或 CPU 不够用。

Minor GC 日志解析

2020-11-20T17:19:43.265-0800

　　日志打印时间日期格式如 2013-05-04T21:53:59.234+0800

　　添加了参数：-XX:+PrintGCDateStamps 才会显示

0.822:

　　gc发生时，Java虚拟机启动以来经过的秒数

　　添加了参数： -XX:+PrintGCTimeStamps 才会显示

[GC(Allocation Failure):

　　发生了一次垃圾回收，这是一次Minior GC。它不区分新生代还是老年代GC，括号里的内容是gc发生的原因，这里的Allocation Failure的原因是：新生代中没有足够区域能够存放需要分配的数据而失败

[PSYoungGen:76800K->8433K(89600K)：

　　PSYoungGen：表示GC发生的区域，区域名称与使用的GC收集器是密切相关的

　　　　Serial收集器：Default New Generation 显示Defnew
　　　　ParNew收集器：ParNew
　　　　Parallel Scanvenge收集器：PSYoung
　　　　老年代和新生代同理，也是和收集器名称相关　　

　　76800K->8433K(89600K)：GC前该内存区域已使用容量->GC后该区域容量(该区域总容量)　　

　　　　如果是新生代，总容量则会显示整个新生代内存的9/10，即eden+from/to区
　　　　如果是老年代，总容量则是全身内存大小，无变化

76800K->8449K(294400K)：

　　虽然本次是Minor GC，只会进行新生代的垃圾收集，但是也肯定会打印堆中总容量相关信息

　　在显示完区域容量GC的情况之后，会接着显示整个堆内存区域的GC情况：GC前堆内存已使用容量->GC后堆内存容量（堆内存总容量），并且堆内存总容量 = 9/10 新生代 + 老年代，然后堆内存总容量肯定小于初始化的内存大小

,0.0088371：

　　整个GC所花费的时间，单位是秒

[Times：user=0.02 sys=0.01,real=0.01 secs]：

　　user：指CPU工作在用户态所花费的时间

　　sys：指CPU工作在内核态所花费的时间

　　real：指在此次事件中所花费的总时间

Full GC 日志解析

2020-11-20T17:19:43.794-0800：

　　日志打印时间日期格式如 2013-05-04T21:53:59.234+0800

　　添加了参数：-XX:+PrintGCDateStamps 才会显示

1.351：

　　gc发生时，Java虚拟机启动以来经过的秒数

　　添加了参数： -XX:+PrintGCTimeStamps 才会显示

Full GC(Metadata GCThreshold)：

　　括号中是gc发生的原因，原因：Metaspace区不够用了。

　　还有另外两种情况会引起Full GC，如下：

　　　　1、Full GC(FErgonomics) 原因：JVM自适应调整导致的GC

　　　　2、Full GC（System）原因：调用了System.gc()方法

[PSYoungGen: 100082K->0K(89600K)]：

　　PSYoungGen：表示GC发生的区域，区域名称与使用的GC收集器是密切相关的

　　10082K->0K(89600K)：GC前该内存区域已使用容量->GC该区域容量(该区域总容量)

ParOldGen：32K->9638K(204800K)：

　　老年代区域没有发生GC，因此本次GC是metaspace引起的

10114K->9638K(294400K),：

[Meatspace:20158K->20156K(1067008K)],：

　　metaspace GC 回收2K空间

3-GC日志分析工具

基本概述上节介绍了GC日志的打印及含义，但是GC日志看起来比较麻烦，本节将会介绍一下GC日志可视化分析工具GCeasy和GCviewer等。通过GC日志可视化分析工具，我们可以很方便的看到JVM各个分代的内存使用情况、垃圾回收次数、垃圾回收的原因、垃圾回收占用的时间、吞吐量等，这些指标在我们进行]VM调优的时候是很有用的。

如果想把GC日志存到文件的话，是下面这个参数：

-Xloggc:/path/to/gc.log
然后就可以用一些工具去分析这些gc日志。

GCEasy

GCEasy 是一款在线的 GC 日志分析器，可以通过 GC 日志分析进行内存泄露检测、GC 暂停原因分析、JVM 配置建议优化等功能，大多数功能是免费的。

官网地址：https://gceasy.io/

GCViewer

GCViewer 是一款离线的 GC 日志分析器，用于可视化 Java VM 选项 -verbose:gc 和 .NET 生成的数据 -Xloggc:<file>。还可以计算与垃圾回收相关的性能指标（吞吐量、累积的暂停、最长的暂停等）。当通过更改世代大小或设置初始堆大小来调整特定应用程序的垃圾回收时，此功能非常有用。

源码下载：https://github.com/chewiebug/GCViewer

运行版本下载：https://github.com/chewiebug/GCViewer/wiki/Changelog

只需要双击gcviewer-1.3x.jar或者运行java -jar gcviewer-1.3x.jar，即可启动

需要java8环境运行

其他工具：

GChisto

官网上没有下载的地方，需要自己从 SVN 上拉下来编译
不过这个工具似乎没怎么维护了，存在不少 bug

HPjmeter

工具很强大，但是只能打开由以下参数生成的 GC log，-verbose:gc -Xloggc:gc.log。添加其他参数生成的 gc.log 无法打开
HPjmeter 集成了以前的 HPjtune 功能，可以分析在 HP 机器上产生的垃圾回收日志文件

posted on 2022-01-09 14:59 幂次方阅读(36) 评论(0) 编辑收藏举报

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