原创

JVM实战(18)——模拟Full GC

一、简介

上一章,我们已经进行了一次对象晋升的模拟,本章我们将继续结合代码示例做实验,来看看老年代的GC是如何触发的。

1.1 JVM内存参数

我们的示例程序基于JDK1.8,JVM参数如下:
-XX:NewSize=10485760 -XX:MaxNewSize=10485760 -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:PretenureSizeThreshold=3145728 -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:gc.log

上述给新生代分配了10MB空间,老年代也是10MB,参数注意一点:

  • -XX:PretenureSizeThreshold=3145728:超过3MB的大对象直接进入老年代

二、示例程序

2.1 程序源码

示例程序代码如下:

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] array1 = new byte[4 * 1024 * 1024];
        array1 = null;

        byte[] array2 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        byte[] array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        byte[] array4 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        byte[] array5 = new byte[128 * 1024];

        byte[] array6 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    }
}

2.2 JVM内存模型

我们根据上述代码来分析下内存中的对象分配。首先创建4MB的数组对象,由于超过大对象阈值3MB,所以直接进入老年代:

接着array1失去引用,然后在Eden区分配3个2MB数组和1个128KB数组:

然后,执行代码byte[] array6 = new byte[2 * 1024 * 1024],希望在Eden区继续创建一个2MB的数组。显然,Eden区的空间不足了,此时即将触发Young GC。

2.3 程序执行

我们执行程序,得到以下GC日志:

0.260: [GC (Allocation Failure) 0.261: [ParNew (promotion failed): 8142K->8797K(9216K), 0.0035404 secs]0.264: [CMS: 8194K->6772K(10240K), 0.0064863 secs] 12238K->6772K(19456K), [Metaspace: 3227K->3227K(1056768K)], 0.0103195 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs] 
0.272: [GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 6772K(10240K)] 9112K(19456K), 0.0004078 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
0.273: [CMS-concurrent-mark-start]
0.274: [CMS-concurrent-mark: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
0.274: [CMS-concurrent-preclean-start]
0.274: [CMS-concurrent-preclean: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
0.274: [CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
Heap
 par new generation   total 9216K, used 2422K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  eden space 8192K,  29% used [0x00000000fec00000, 0x00000000fee5d898, 0x00000000ff400000)
  from space 1024K,   0% used [0x00000000ff500000, 0x00000000ff500000, 0x00000000ff600000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000000ff400000, 0x00000000ff400000, 0x00000000ff500000)
 concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 6772K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
 Metaspace       used 3233K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 350K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

三、日志分析

我们先来看下日志中的下面这行,这是本轮GC情况的概要说明:

0.260: [GC (Allocation Failure) 0.261: [ParNew (promotion failed): 8142K->8797K(9216K), 0.0035404 secs]0.264: [CMS: 8194K->6772K(10240K), 0.0064863 secs] 12238K->6772K(19456K), [Metaspace: 3227K->3227K(1056768K)], 0.0103195 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

ParNew (promotion failed): 8142K->8797K(9216K), 0.0035404 secs::这行表明ParNew首先进行了一次Young GC,但是发现Eden区内的对象全部被引用着,一个都回收不掉。于是会尝试将存活对象转移到Survivor,是Survivor空间不足,所以又会尝试转移到老年代,但是老年代可用空间也只有6MB,容纳不了3个2MB和1个128KB数组,所以就会触发下面的Full GC。

[CMS: 8194K->6772K(10240K), 0.0064863 secs] 12238K->6772K(19456K), [Metaspace: 3227K->3227K(1056768K)], 0.0103195 secs:从这里可以看到,CMS垃圾回收器执行了Full GC,Full GC会对老年代进行Old GC,并是和上面的Young GC关联的,同时还会对元数据区(永久代)进行回收。

因为,老年代虽然容纳不了全部3个2MB数组和1个128KB数组,但是可以容纳2个2MB数组,所以会先将这两个2MB数组对象转移到老年代:

然后,发现剩下的一个2MB数组和128KB数组实在放不下了,就会进行一次Old GC([CMS: 8194K->6772K(10240K), 0.0064863 secs] ),可以看到老年代空间最终变成了6772KB。

因为CMS进行Old GC时先对老年代清理,回收掉没有引用的那个4MB数组,然后将新生代中的2MB数组和128KB数组转移到老年代:

最后,Full GC完毕后,byte[] array6 = new byte[2 * 1024 * 1024]这行代码对应的2MB数组被成功分配到Eden区:

四、总结

本章通过GC日志分析了一个触发老年代GC的案例,即新生代存活对象太多,放不进Survivor区,同时也放不进老年代,此时就会触发CMS的Full GC。
当然,触发老年代GC的另一种情况就是:当老年代内存占用达到一定的比例,通过 -XX:CMSInitiatingOccupancyFaction参数可以设置这个比例,JDK1.6中默认是92%。

正文到此结束
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