Full GC的认识、预防和定位

原创 已于 2024-03-27 13:03:30 修改 · 2.6k 阅读 · 38 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
文章标签：

#jvm #full gc

于 2024-03-09 21:07:52 首次发布
本文详细介绍了JVM中的FullGC过程，包括新生代和老年代GC的触发机制，以及FullGC对程序性能的影响。同时提供了防止FullGC的建议和定位FullGC问题的方法，包括使用工具进行内存分析和故障排查。

(/≧▽≦)/~┴┴ 嗨~我叫小奥 ✨✨✨
👀👀👀 个人博客：小奥的博客
👍👍👍：个人优快云
⭐️⭐️⭐️：传送门
🍹 本人24应届生一枚，技术和水平有限，如果文章中有不正确的内容，欢迎多多指正！
📜 欢迎点赞收藏关注哟！ ❤️

文章目录

JVM之带你认识Full GC

一. 主要的GC形式

JVM在进行GC时，并非每次都对所有内存区域进行垃圾回收，大部分回收的都是指新生代。

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）：只是新生代的垃圾收集
    • 老年代收集（Major GC / Old GC）：只是老年代的圾收集。
      • 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（MixedGC）：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。

1.1 新生代GC（Minor GC）触发机制

  • 当新生代空间不足时，就会触发Minor GC，这里的新生代空间不足是指Eden区满，Survivor区满不会引发GC。（每次Minor GC会清理年轻代的内存）
  • 因为Java对象大多数都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
  • Minor GChi引发 STW，暂停用户其他线程，等垃圾回收结束，才会恢复用户线程。

1.2 老年代GC（Major GC 、Full GC）触发机制

（1）Major GC触发时机

  • 出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC。也就是说老年代空间不足时，会现场时触发Minor GC，如果之后空间还不足，则触发Major GC。
  • Major GC的速度一般比Minor GC慢10倍以上，STW的时间更长。
  • 如果Major GC后，内存还不足，则会产生OOM异常。

（2）Full GC触发时机

  • 调用System.gc()时，系统建议执行Full GC，但是不一定会执行。
  • 老年代空间不足时
  • 方法区空间不足时
  • 通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
  • 由Eden区、survivor space0（From Space）区向survivor space1（To Space）区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

R 大的回答

二、Full GC的一些问题

2.1 Full GC对程序的影响

Full GC产生的影响主要是：

在发生FULL GC的时候，意味着JVM会安全的暂停所有正在执行的线程(Stop The World)，来回收内存空间，在这个时间段内，所有除了回收垃圾的线程外，其他有关JAVA的程序，代码都会静止，反映到系统上，这个过程会导致应用程序暂停执行，造成一定的性能损失和响应延迟。

比如会产生如下的问题：

  • CPU满载告警
  • API响应时间过长
  • 内存反复波动
  • fullgc告警

2.2 如何防止Full GC

《深入理解JVM虚拟机》中给出了这样的建议：

控制Full GC频率的关键是老年代的相对稳定，这主要取决于应用中绝大多数对象能否符合“朝生夕灭”的原则，即大多数对象的生存时间不应当太长，尤其是不能有成批量的、长生存时间的大对象产生，这样才能保障老年代空间的稳定。

所以总结下来，在实际的工作中，我们尽量减少短时间内大量对象的产生，比如重复利用的对象我们可以使用单例模式来减少重复创建，尽量保证老年代的稳定。

2.3 如何定位Full GC

线上服务的GC问题，是Java程序非常典型的一类问题，但是对于经验不足的我们来说还是比较难的，所以我带大家一起学习下，如何系统地定位Full GC的问题。

这里给大家推荐一篇实战排查的文章，博主也是通过这篇文章来学习的。

线上服务的Full GC问题排查，看这篇就够了！

大致的步骤就是：

  • 首先查看我们JVM的配置
  • 通过内存分析工具查看老年代的内存变化，排查是内存泄漏还是内存溢出
  • 通过jmp查看内存映射信息
  • 进一步查看dump内存文件进行分析
  • 通过代码分析具体的对象

另外我们一般可以使用一些工具来进行辅助排查问题：

  • jps： 查看本机java进程
  • jstack: 打印线程的栈信息，制作线程dump文件
  • jmap：打印内存映射信息，制作堆dump文件
  • jstat：性能监控工具
  • jhat：内存分析工具，用于解析堆dump文件并以适合人阅读的方式展示出来
  • jconsole: 简易的jvm可视化工具

这些工具主要是可以查看dump映射文件，从而排查到具体的对象，进而我们再结合代码进行检查即可。

三、一些参考案例

什么情况会发生Full GC？如何避免频繁Full GC？
BUG指挥课堂
02-23 2217
Full GC（Full Garbage Collection）是Java虚拟机中进行垃圾回收的一种操作，它的目标是清理整个Java堆内存，包括年轻代（Young Generation）、年老代（Old Generation或Tenured Generation）、以及永久代（在Java 8及之前的版本中，而在Java 8及之后的版本中由Metaspace取代，所以这里可以理解为元空间Metaspace）。
记一次频繁fullgc排查到解决全流程复盘
zhang09090606的博客
08-07 5452
阿里云oss文件上传导致的频繁fullgc问题排查到解决全流程复盘
fullgc问题排查过程
最新发布
qq_41072148的博客
10-27 147
笔者遇到了在应用容器运行期间，频繁出现了堆内存溢出引发fullgc问题，虽然每次stw时间都很短（只有100ms），但这意味着程序存在问题。容器应用在运行过程中，随着访问的增加和流量的增大，很容易出现gc问题，特别是fullgc，stw的机制会使应用处于不可用状态。
深入探究 JVM 频繁 Full GC 的排查过程
fudaihb的博客
02-23 3259
在当今软件开发领域，Java语言以其跨平台性、面向对象、高性能等特点成为了广泛应用的首选之一。而Java应用程序的核心执行环境就是Java虚拟机（JVM），它负责将Java字节码翻译成机器码并执行，是Java程序运行的基础。在JVM的内存管理机制中，垃圾回收（GC）是一个至关重要的部分，负责释放不再被引用的对象占用的内存空间，以确保应用程序的稳定性和性能。
Java应用生产Full GC或者OOM问题如何定位
luostudent的博客
09-27 2367
生产应用服务频繁Full GC却无法释放内存，甚至可能OOM，这种情况很有可能是内存泄露或者堆内存分配不足，此时需要dump堆信息来定位问题，查看是哪些地方内存泄漏
FullGC
u014644574的博客
02-09 1万+
FullGC
Docker 容器 OOM：从资源监控到JVM调优的实战记录
热门推荐
Rqaqedamancy的博客
09-07 3万+
在微服务架构盛行的今天，Docker容器化部署已经成为标准实践。然而，在之前生产环境部署中，我遭遇了一个让人头疼的问题：Java应用在Docker容器中频繁出现OOM（Out of Memory）错误，导致服务不断重启，严重影响了用户体验。这个问题的复杂性远超我的预期。表面上看是简单的内存不足，但深入分析后发现，这涉及到Docker容器的资源限制机制、JVM内存管理策略、以及容器环境下的内存分配逻辑等多个层面。更让人困惑的是，同样的应用在物理机上运行良好，但一旦容器化部署就会出现内存问题。
GC2093数据手册深度解读：掌握基础知识，优化系统性能
GC2093的基本概念和架构 ## 1.1 GC2093简介 GC2093是一种先进的垃圾回收器（Garbage Collector），它为现代应用程序提供了高效的内存管理和优化。适用于需要在高吞吐量和低延迟场景下工作的系统。 ## 1.2 核心...
GC0308数据表负载测试：真实环境下性能评估的全面攻略
本文旨在介绍数据表负载测试的概念、理论基础、测试准备、工具和技术，以及如何将这些知识应用到实战演练中。首先，概述了数据库负载测试的重要性，包括测试的基本概念和与性能优化的关系。随后，详细介绍了测试环境...
Java内存与GC深度解密：面试核心问题的10个关键点
首先概述了Java堆内存的结构、分配策略和垃圾回收机制，然后详细讨论了栈内存与线程的关系，包括线程的生命周期管理和常见问题如死锁的预防。接着，文章解析了非堆内存区域，包括方法区、直接内存和元空间的运作方式...
大数据技术之_19_Spark学习_07_Spark 性能调优 + 数据倾斜调优 + 运行资源调优 + 程序开发调优 + Shuffle 调优 + GC 调优 + Spark 企业应用案例
黑泽君
05-04 2877
大数据技术之_19_Spark学习_07_Spark 性能调优 + 数据倾斜调优 + 运行资源调优 + 程序开发调优 + Shuffle 调优 + GC 调优 + Spark 企业应用案例
触发Full GC执行的情况
godandghost
03-20 305
除直接调用System.gc外，触发Full GC执行的情况有如下四种。 1. 旧生代空间不足 旧生代空间只有在新生代对象转入及创建为大对象、大数组时才会出现不足的现象，当执行Full GC后空间仍然不足，则抛出如下错误： java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 为避免以上两种状况引起的Full GC，调优时应尽量做到让对象在M...
Java GC、Full GC
全村的希望的博客
06-25 1724
GC（Garbage Collection）是Java虚拟机（JVM）自动管理内存的一项重要功能，它负责在运行时自动回收不再被使用的对象，并释放它们占用的内存空间。Java的GC系统通过以下几个步骤来执行垃圾回收：标记（Mark）：GC系统首先标记所有活跃对象，即那些仍然被引用的对象。它从根对象（如线程栈、静态变量）开始遍历对象图，并将活跃对象进行标记。清除（Sweep）：在标记阶段之后，GC系统会清除所有未标记的对象，即那些不再被引用的对象。清除的对象会被认为是垃圾，其占用的内存将被释放。
一次FullGC问题的定位
qq_28112995的博客
11-21 1059
问题背景 一次在查看服务器的gc状态的时候发现，fgc的次数过高(200多次)且远大于ygc(3次)，在线上环境和测试环境都有同样的现象，长时间的观察发现ygc的次数基本不变，fgc隔段时间后就会增加一次(ygc的平均时间：27ms, fgc的平均时间：58.28ms， 因为内存几乎没什么数据，fgc的时间不是很特别长) 问题分析 查看服务器启动期间在线人数和内存使用情况，可以看到在线人数很少，且内存的占用很低，排除内存泄露导致的JVM内存占用过高而触发fgc的原因 通过jstat -gccause
如果服务器出现内存泄漏，堆内存缓慢上涨，一段时间后触发了fullGc，如何快速定位？
小哥骑单车
10-20 588
1、最近有没上过线，最近历史记录，代码改动有没可能造成泄露 2、如果需要快速定位： jmap -histo 18640|head -20 -histo[:live] to print histogram of java object heap; if the "live" suboption is specified, only count live objects 3、如果不考虑系统会被暂停，导致stop th...
Full GC详细解释
Flying_Fish_roe的博客
10-29 3227
Full GC（完全垃圾回收）是指Java虚拟机（JVM）在垃圾回收时，不仅回收年轻代（Young Generation）的对象，还回收老年代（Old Generation）和永久代（PermGen, JDK 8之后为Metaspace）中的对象。Full GC涉及对整个堆内存的扫描和清理，因此它会比只回收年轻代的垃圾回收（Minor GC）耗费更多的时间和资源。Full GC是Java垃圾回收中的一次完全的内存清理操作，涉及整个堆内存的扫描和清理。
如果JVM频繁出现FullGC该如何去定位问题和解决
w2369110547的博客
02-17 726
当JVM频繁出现Full GC时，通常意味着内存使用存在问题，可能导致应用性能下降。
JVM一直FullGC内存溢出定位
guaotianxia的博客
11-09 4006
JVM内存溢出是java编码比较常见的一种性能问题，这种问题在开发和测试环境不容易发现，但是上线初期项目运行一段时间，很容易出现。比较常见于excel导出，非分页大数据量查询等，在工作期间也多次遇到和处理此类问题，分享下定位方法。 内存溢出现象：界面访问突然卡顿，刷新后无法加载出页面。用F12查看，一直处于后端请求直到超时报错；后端查询日志，基本无日志输出，仅仅从日志层面无法看出什么原因导致。 内存溢出原因：大量创建对象，对象处于存活状态，对象在老年代中fullGc无法回收，一直fullgc导致st..
【jvm】Full GC
王佑辉的博客
11-03 879
通过增加老年代的大小或减少年轻代的大小，可以减少老年代空间不足而触发的Full GC。同时，设置合理的初始堆大小和最大堆大小，使得JVM启动时堆内存就达到适合的大小，减少堆扩展时可能的Full GC。：在使用CMS（Concurrent Mark-Sweep）垃圾收集器时，如果在Minor GC之后没有足够的空间在老年代容纳晋升对象，会触发Full GC。：通过对象的复用、使用对象池等方式减少对象的产生，可以降低GC的负担，从而减少Full GC的发生。2.Full GC涉及对整个堆内存（包括。
Full GC
10-27
<think>我们正在讨论Java的垃圾回收机制，特别是Full GC。根据用户的要求，我需要解释Full GC的含义、触发原因以及影响。同时，我需要参考之前提供的引用内容，并在回答中自然地添加引用标识。 回顾引用内容： 引用[1]详细说明了Full GC的触发条件，包括： - 显式调用System.gc() - 老年代空间不足 - 方法区（Metaspace）空间不足 - 大对象分配失败 - 晋升失败（Minor GC后Survivor区对象晋升到老年代时空间不足） 引用[2]则提到如何避免Full GC，例如通过合理设置新生代和老年代的比例（使用-XX:NewRatio参数）。 因此，我的回答结构如下： 1. **Full GC的含义**：Full GC是Java虚拟机（JVM）中的一种垃圾回收过程，它会清理整个堆内存（包括新生代和老年代）以及方法区（或元空间）。与只针对新生代的Minor GC不同，Full GC的范围更广，耗时更长。 2. **触发Full GC的原因**：基于引用[1]，我将详细列出触发条件，每个条件都附带解释，并在末尾添加引用标识[^1]。 3. **Full GC的影响**：主要影响是性能，因为Full GC会暂停所有应用线程（Stop-The-World），导致应用程序停顿。频繁的Full GC会严重影响系统响应时间和吞吐量。 4. **如何避免Full GC**：参考引用[2]，可以调整JVM参数（如-XX:NewRatio）来优化内存分配，减少Full GC的发生。同时，还可以建议其他方法，如增大堆大小、优化代码等。 最后，按照用户要求，生成相关问题。 注意：在回答中，如果有数学表达式（比如在解释内存比例时），我需要按照系统级指令使用$...$或$$...$$格式。例如，当提到新生代和老年代的比例时，可以写成比例参数设置为$2$（即-XX:NewRatio=2）。 现在，构建回答内容： ### Full GC的含义 Full GC（完全垃圾回收）是Java虚拟机（JVM）中一种全局性的垃圾回收过程，它会同时清理**新生代（Young Generation）**、**老年代（Old Generation）** 以及**元空间（Metaspace，Java 8+）** 中的无用对象[^1]。与仅针对新生代的Minor GC相比，Full GC的回收范围更广，执行时间更长，通常会导致明显的应用程序停顿（Stop-The-World）。 ### 触发Full GC的原因 根据JVM的内存管理机制，Full GC的触发条件主要包括： 1. **老年代空间不足** 当老年代剩余空间无法容纳从新生代晋升的对象时，会触发Full GC[^1]。例如： $$ \text{老年代剩余空间} < \text{晋升对象总大小} $$ 2. **显式调用`System.gc()`** 代码中调用`System.gc()`会建议JVM执行Full GC，但JVM可能忽略该请求（取决于`-XX:+DisableExplicitGC`参数配置）[^1]。 3. **元空间（Metaspace）不足** 在Java 8及以上版本，如果元空间（存放类元数据）的内存耗尽，且无法再扩展，会触发Full GC[^1]。 4. **大对象分配失败** 尝试分配大对象（如超大数组）时，若新生代无法容纳且老年代空间也不足，会直接触发Full GC[^1]。 5. **晋升失败（Promotion Failure）** Minor GC后，Survivor区中的存活对象需要晋升到老年代，但老年代空间不足，此时会触发Full GC[^1]。 --- ### Full GC的影响 Full GC对应用程序性能有显著负面影响： - **长时间停顿（Stop-The-World）**：Full GC会暂停所有应用线程，停顿时间可达秒级甚至分钟级，影响系统响应速度。 - **吞吐量下降**：频繁Full GC会占用大量CPU资源，降低有效业务处理能力。 - **内存碎片问题**：Full GC可能引发内存碎片化，进一步加剧后续GC压力。 --- ### 避免Full GC的优化策略 1. **调整堆内存比例** 通过`-XX:NewRatio`参数合理设置新生代与老年代的比例（例如$2$表示老年代是新生代的2倍），减少对象过早晋升到老年代的概率[^2]。 ```bash java -XX:NewRatio=2 -jar app.jar ``` 2. **增大堆内存总量** 适当增加`-Xmx`（最大堆内存）和`-Xms`（初始堆内存）的值，为老年代和元空间预留更多空间。 3. **避免代码中调用`System.gc()`** 可通过添加JVM参数`-XX:+DisableExplicitGC`禁用显式GC调用。 4. **元空间监控与扩展** 设置`-XX:MaxMetaspaceSize`限制元空间上限，避免无限制增长触发Full GC。 5. **选择低停顿垃圾回收器** 如G1（Garbage-First）或ZGC，通过增量回收减少Full GC频率。 --- §§相关问题§§ 1. 如何通过JVM日志分析Full GC的触发原因？ 2. G1垃圾回收器如何减少Full GC的发生？ 3. 元空间（Metaspace）的内存管理机制是怎样的？ 4. 哪些代码写法会导致频繁触发Full GC？ [^1]: Full GC触发条件的详细技术说明 [^2]: JVM内存比例调整对Full GC的影响 </think>### Full GC的含义与机制 **Full GC**（完全垃圾回收）是 Java 虚拟机（JVM）中一种全局性的垃圾回收过程，涉及清理整个堆内存（包括**新生代**、**老年代**）以及**方法区**（Java 8+ 为 Metaspace）[^1]。其核心目标是释放不再使用的对象内存，避免内存溢出（OOM）。与仅针对新生代的 **Minor GC** 不同，Full GC 的回收范围更广、耗时更长（通常可达秒级），且会暂停所有应用线程（Stop-The-World）。 --- ### Full GC 的触发原因 基于 JVM 内存管理机制，触发条件主要包括： 1. **老年代空间不足** - 当老年代剩余空间无法容纳从新生代晋升的对象时触发[^1]，数学表示为： $$ \text{老年代剩余空间} < \text{晋升对象总大小} $$ - 常见诱因：长期存活对象积累（如缓存未清理）或内存泄漏。 2. **显式调用 `System.gc()`** - 开发者主动调用 `System.gc()` 可能建议 JVM 执行 Full GC，但 JVM 可忽略该请求（取决于 `-XX:+DisableExplicitGC` 配置）[^1]。 3. **Metaspace 空间不足** - Java 8+ 中，Metaspace（存放类元数据）耗尽时可能触发 Full GC[^1]。 - 常见于频繁动态生成类（如反射、CGLIB 代理）。 4. **大对象分配失败** - 对象大小超过新生代单块区域（如 Eden 区）容量，且老年代无法容纳该对象时触发[^1]。 5. **晋升失败（Promotion Failure）** - Minor GC 后，Survivor 区存活对象需晋升至老年代，但老年代空间不足[^1]。 --- ### Full GC 的影响 | **影响维度** | **具体表现** | |--------------------|-----------------------------------------------------------------------------| | **性能** | 应用线程暂停（Stop-The-World），响应延迟骤增，吞吐量下降。停顿时间与堆大小成正比。 | | **系统稳定性** | 频繁 Full GC 导致服务超时，甚至引发雪崩故障。 | | **内存碎片** | Full GC 可能加剧老年代内存碎片化，进一步降低后续内存分配效率。 | | **资源消耗** | 高 CPU 占用（GC 线程全力工作），挤压业务计算资源。 | --- ### 避免 Full GC 的关键优化策略 1. **调整内存区域比例** - 通过 `-XX:NewRatio` 合理分配新生代与老年代比例（例如 `-XX:NewRatio=2` 表示老年代占堆的 $2/3$）[^2]，延缓对象晋升速度。 - 示例： ```bash java -XX:NewRatio=2 -Xmx4g -jar app.jar ``` 2. **增大堆空间或 Metaspace** - 适当提高 `-Xmx`（最大堆内存）和 `-XX:MaxMetaspaceSize`（元空间上限）。 3. **选择低停顿垃圾回收器** - 使用 G1（Garbage-First）或 ZGC，通过**分区回收**和**并发标记**减少 Full GC 频率。 - 示例： ```bash java -XX:+UseG1GC -jar app.jar ``` 4. **代码层面优化** - 避免调用 `System.gc()`。 - 减少大对象分配（如拆分大数组）。 - 及时清理无引用对象（如缓存设置 TTL）。 ---
评论 2
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值