B02、分析GC日志-6.3

1、相关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详细的日志，
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，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

2、GC日志格式

2.1、GC 日志分类

2.1.1、Minor GC

Minor GC又叫oung GC或YGC，完整的输出日志：

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

根据上图解析示意图可得知以下规律：

2.1.2、Full GC

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

2.1.3、补充说明

"[GC" 和 "[Full GC" 说明了这次垃圾收集的停顿类型，如果有 "Full" 则说明 GC 发生了 "Stop The World"
使用 Serial 收集器在新生代的名字是 Default New Generation，因此显示的是 "[DefNew"
使用 ParNew 收集器在新生代的名字会变成 "[ParNew"，意思是 "Parallel New Generation"
使用 Parallel scavenge 收集器在新生代的名字是 "[PSYoungGen"
使用Parallel Old Generation收集器在老年代的名字是 "[ParOldGen"
使用G1收集器的话，会显示为 "garbage-first heap"

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。

2.2、GC日志结构

2.2.1、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）

2.2.3、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 + 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负载非常重或者是CPU不够用。

2.3、Minor GC 日志解析

2023-11-20T17:19:43.265-0800: 0.822: [GC (ALLOCATION FAILURE) [PSYOUNGGEN: 76800K->8433K(89600K)] 76800K->8449K(294400K), 0.0088371 SECS] [TIMES: USER=0.02 SYS=0.01, REAL=0.01 SECS]

（2023-11-20T17:19:43.265-0800）：日志打印时间日期格式如 2024-05-04T21:53:59.234+0800
（0.822:）：gc发生时，Java虚拟机启动以来经过的秒数
（[GC (Allocation Failure)）：发生了一次垃圾回收，这是一次 Minor GC 。它不区分新生代 GC 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，总容量则是全部内存大小，无变化
（76800K->8449K(294400K)）：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 堆内存容量（堆内存总容量），堆内存总容量 = 9/10 新生代+ 老年代 < 初始化的内存大小
（, 0.0088371 secs]）：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：指的是CPU工作在用户态所花费的时间
- sys：指的是CPU工作在内核态所花费的时间
- real：指的是在此次GC事件中所花费的总时间

2.4、Full GC 日志解析

2023-11-20T17:19:43.794-0800: 1.351: [FULL GC (METADATA GC THRESHOLD) [PSYOUNGGEN: 10082K->0K(89600K)] [PAROLDGEN: 32K->9638K(204800K)] 10114K->9638K(294400K),
[METASPACE: 20158K->20156K(1067008K)], 0.0285388 SECS] [TIMES: USER=0.11 SYS=0.00, REAL=0.03 SECS]

（2023-11-20T17:19:43.794-0800）：日志打印时间日期格式如 2013-05-04T21:53:59.234+0800
（1.351）：gc发生时，Java虚拟机启动以来经过的秒数
（Full GC (Metadata GC Threshold)）：
- 发生了一次垃圾回收，这是一次FULL GC 。它不区分新生代 GC 还是老年代 GC
- 括号里的内容是gc发生的原因，这里的 Metadata GC Threshold 的原因是 Metaspace 区不够用了。
  - Full GC (Ergonomics) ：JVM 自适应调整导致的GC
  - Full GC (System）：调用了System.gc( ) 方法
（[PSYoungGen: 10082K->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
  - 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
- 10082K->0K(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，总容量则是全部内存大小，无变化
（[ParOldGen: 32K->9638K(204800K)]）：老年代区域没有发生GC，因为本次GC是metaspace 引起的
（10114K->9638K(294400K),）：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 堆内存容量（堆内存总容量）堆内存总容量 = 9/10 新生代+ 老年代 < 初始化的内存大小
（[Metaspace: 20158K->20156K(1067008K)],）：metaspace GC 回收2K空间
（0.0285388 secs）：整个GC所花费的时间，单位是秒
（[Times: user=0.11 sys=0.00, real=0.03 secs]）：
- user：指的是CPU工作在用户态所花费的时间
- sys：指的是CPU工作在内核态所花费的时间
- real：指的是在此次GC事件中所花费的总时间

3、案例演示

3.1、代码示例

package blnp.net.cn.jvm.demos;

/**
 *
 * 在jdk7 和 jdk8中分别执行
 *  -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseSerialGC
 *
 * @author lyb 2045165565@qq.com
 * @createDate 2024/4/7 14:49
 */
public class GcLogTest {

    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();
    }

}

JDK1.7.0_080版本的执行结果：

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:56576', transport: 'socket'
[GC[DefNew: 8174K->618K(9216K), 0.0050449 secs] 8174K->6762K(19456K), 0.0051236 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 def new generation   total 9216K, used 4879K [0x00000000f9a00000, 0x00000000fa400000, 0x00000000fa400000)
  eden space 8192K,  52% used [0x00000000f9a00000, 0x00000000f9e296c0, 0x00000000fa200000)
  from space 1024K,  60% used [0x00000000fa300000, 0x00000000fa39a900, 0x00000000fa400000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000000fa200000, 0x00000000fa200000, 0x00000000fa300000)
 tenured generation   total 10240K, used 6144K [0x00000000fa400000, 0x00000000fae00000, 0x00000000fae00000)
   the space 10240K,  60% used [0x00000000fa400000, 0x00000000faa00030, 0x00000000faa00200, 0x00000000fae00000)
 compacting perm gen  total 21248K, used 3049K [0x00000000fae00000, 0x00000000fc2c0000, 0x0000000100000000)
   the space 21248K,  14% used [0x00000000fae00000, 0x00000000fb0fa698, 0x00000000fb0fa800, 0x00000000fc2c0000)
No shared spaces configured.
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:56576', transport: 'socket'

JDK1.8.0_321版本的执行结果：

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:49940', transport: 'socket'
[GC (Allocation Failure) [DefNew: 6517K->676K(9216K), 0.0024239 secs] 6517K->4772K(19456K), 0.0024547 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
 def new generation   total 9216K, used 7224K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  eden space 8192K,  79% used [0x00000000fec00000, 0x00000000ff264f08, 0x00000000ff400000)
  from space 1024K,  66% used [0x00000000ff500000, 0x00000000ff5a9320, 0x00000000ff600000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000000ff400000, 0x00000000ff400000, 0x00000000ff500000)
 tenured generation   total 10240K, used 4096K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
   the space 10240K,  40% used [0x00000000ff600000, 0x00000000ffa00020, 0x00000000ffa00200, 0x0000000100000000)
 Metaspace       used 3100K, capacity 4556K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 327K, capacity 392K, committed 512K, reserved 1048576K
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:49940', transport: 'socket'