Full GC的认识、预防和定位

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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

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

• 生产大文件下载导致 OOM，顺藤摸瓜拿下