G1從入門(mén)到放棄（二）

上一篇文章主要講了G1的理論知識(shí)，本篇文章會(huì)講解在實(shí)際生產(chǎn)中如何讀懂G1日志，以及介紹G1的參數(shù)配置。

Young GC日志

通過(guò)使用-XX:+PrintGCDetails參數(shù)查看的Young GC日志如下：

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① 四個(gè)關(guān)鍵信息

• 2016-12-12T10:40:18.811-0500：GC發(fā)生的時(shí)間（通過(guò)設(shè)置-XX:+PrintGCDateStamps打印）
• 29.959：相對(duì)JVM啟動(dòng)的時(shí)間
• G1 Evacuation Pause (young)：GC類(lèi)型，表示這是evacuation停頓，并且是Young GC。
• 0.0305171 sec：本次GC耗時(shí)。

② 所有并行任務(wù)

• Parallel Time：26.6 。并行任務(wù)花費(fèi)的STW的時(shí)間，從收集開(kāi)始到最后一個(gè)GC線程結(jié)束。
• GC Workers：4 。并行收集的線程數(shù)量。通過(guò) -XX:ParallelGCThreads。當(dāng)CPU數(shù)量小于8時(shí)，該值為CPU個(gè)數(shù)，最大設(shè)置成8，對(duì)于多于8個(gè)的CPU，將默認(rèn)取CPU個(gè)數(shù)的5/8。
• GC Worker start：最小|最大時(shí)間戳表示第一個(gè)線程和最后一個(gè)線程的啟動(dòng)時(shí)間。理想情況下希望同時(shí)啟動(dòng)。
• **Ext Root Scanning **：掃描外部根節(jié)點(diǎn)的時(shí)間。外部節(jié)點(diǎn)包括JNI、全局變量、線程棧等。
• **Update RS (Remembered Set or RSet) **：每個(gè)線程更新RSet的時(shí)間。
• **Scan RS **: 掃描每個(gè)CSet中Region的RSet，避免了掃描整個(gè)老年代。
• Code Root Scanning：掃描code root耗時(shí)。Code Root是JIT編譯后的代碼里引用了heap中的對(duì)象。
• Object Copy：拷貝存活對(duì)象到新的Region.
• Termination: 當(dāng)GC線程完成任務(wù)之后嘗試結(jié)束到真正結(jié)束耗時(shí)。因?yàn)樵诮Y(jié)束前他會(huì)檢查其他線程是否有未完成的任務(wù)，幫助完成之后再結(jié)束。
• GC Worker Other：線程花費(fèi)在其他工作上的時(shí)間
• GC Worker Total：每個(gè)線程花費(fèi)的時(shí)間總和。
• GC Worker End： 每個(gè)線程的結(jié)束時(shí)間。最小|最大時(shí)間戳表示第一個(gè)線程和最后一個(gè)線程的結(jié)束時(shí)間。理想情況下希望同時(shí)結(jié)束。

③ 串行任務(wù)

• Code Root Fixup：修復(fù)GC期間code root指針改變的耗時(shí)
• Code Root Purge：清除code root耗時(shí)
• Clear CT：清除card tables 中的dirty card的耗時(shí)

④其他事項(xiàng)
其他事項(xiàng)共耗時(shí)3.7ms，其他事項(xiàng)包括選擇CSet，處理已用對(duì)象，引用入ReferenceQueues，釋放CSet中的region。

⑤各代變化

• Eden: 1097.0M(1097.0M)->0.0B(967.0M)：表明了Young GC被觸發(fā)，因?yàn)镋den區(qū)已經(jīng)滿了（分配了1097M 已經(jīng)使用了1097.0M），并且Eden區(qū)都被清空了（0B），下次垃圾回收Eden區(qū)大小降到967M。
• Survivors: 13.0M->139.0M：Young GC之后，Survivor從13M增加到了139M
• Heap: 1694.4M(2048.0M)->736.3M(2048.0M):開(kāi)始前整個(gè)堆占用了1694.4M，最大可分配2048M，在收集之后，整個(gè)堆占用736M，最大可分配沒(méi)有變還是2048M。

⑥ 這次回收耗時(shí)

• user=0.08：在垃圾回收時(shí)，花費(fèi)在用戶(hù)代碼上的CPU時(shí)間。這個(gè)時(shí)間包含了所有線程運(yùn)行的CPU時(shí)間，所以比real-time大很多
• sys=0.00: 花費(fèi)在系統(tǒng)內(nèi)核上的時(shí)間。
• real=0.03: 垃圾回收的實(shí)際時(shí)間。這里包括了其他進(jìn)程的時(shí)間和等待時(shí)間。

并發(fā)日志

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①標(biāo)明標(biāo)記階段開(kāi)始

• GC pause (G1 Evacuation Pause) (young) (initial-mark)：利用STW停頓期間，跟蹤所有可達(dá)對(duì)象，該階段和Young GC一起執(zhí)行。同時(shí)該階段也設(shè)置兩個(gè)指針TAMS來(lái)標(biāo)識(shí)已經(jīng)存在的對(duì)象以及在并發(fā)標(biāo)記階段新生成的對(duì)象，這兩個(gè)指針在上一篇文章中介紹過(guò)。
  ② 第一個(gè)并發(fā)事件
• GC concurrent-root-region-scan-start: 掃描初始化標(biāo)記階段Survivor區(qū)的root Region并標(biāo)記出來(lái)。

③并發(fā)標(biāo)記

• GC concurrent-mark-start：該階段和應(yīng)用線程一起執(zhí)行，并發(fā)線程數(shù)默認(rèn)是并行線程數(shù)的四分之一。可以通過(guò)-XX:ConcGCThreads顯示指定。

④ STW階段

• GC remark / Finalize Marking / GC ref-proc / Unloading: 這個(gè)階段

⑤ 這也是STW階段
-GC cleanup: 這個(gè)階段沒(méi)有存活對(duì)象的Old Region和Humongous Region將被釋放和清空。為了準(zhǔn)備下次GC，在CSets中的Old Regions會(huì)根據(jù)他們的回收收益的大小排序。為了準(zhǔn)備下一次標(biāo)記，previous bitmaps 和 next bitmaps會(huì)被交換。同時(shí)并行線程會(huì)標(biāo)記那些inital mark階段生成的對(duì)象，以及至少存在一個(gè)存活對(duì)象的region的bitmap。
⑥這也是一個(gè)并發(fā)階段

• GC concurrent-cleanup-start：處理第5階段所有空的Region。每個(gè)Region中的RSet被清空，當(dāng)所有的Region都被清理完成，他們會(huì)被加入到一個(gè)臨時(shí)表中，最終會(huì)被合并到master free list。

Mixed GC

當(dāng)并發(fā)標(biāo)記完成后，在Young GC日志后面緊隨著Mixed GC，下面是Mixed GC日志。可以看到Mixed GC日志和前面介紹的Young GC很相似，只有兩個(gè)不同點(diǎn)：
1、第一行會(huì)表示這是一個(gè)Mixed GC
2、收集的集合里包含了老年代（Old Region）,由并發(fā)標(biāo)記階段確定的。

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Full GC

Full GC的日志結(jié)果如下。

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需要注意的是如果是幾天一次Full GC，則是正常現(xiàn)象，但是每小時(shí)頻繁GC就需要調(diào)優(yōu)了。

其他

建議大家開(kāi)啟-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy和-XX:+PrintTenuringDistribution兩個(gè)標(biāo)簽，可以幫助大家更好的分析日志。

• -XX:+PrintAdaptiveSizePolicy: 顯示收集器工效（Collector ergonomics）
• -XX:+PrintTenuringDistribution: Survivor區(qū)的使用和分布

Young GC開(kāi)啟-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy之后的日志如下：

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① 告訴我們有多少在dirty card隊(duì)列里的cards等待被處理。并且展示了預(yù)計(jì)處理時(shí)間（包括了更新RSet和掃描RSet的時(shí)間）；
② 有多少Region將被加入到這次GC中
③ 選擇出CSets并且估算這次收集時(shí)間
④ 該行并不一定在Young GC日志中出現(xiàn)，如果花費(fèi)在GC上的時(shí)間比應(yīng)用線程大到一個(gè)閾值的時(shí)候，G1可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)大堆大小。如果你設(shè)置了最大堆和最小堆的大小相等，該行不會(huì)出現(xiàn)
⑤ 當(dāng)并發(fā)標(biāo)記開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)。

Young GC后面是并發(fā)回收日志。

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Young GC日志中還可能存在關(guān)于Mixed GC的日志：

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①告訴我們Mixed GC開(kāi)始，原因是可回收垃圾百分比（22.62%）大于了我們的閾值（5%）。

下面是Mixed GC開(kāi)啟-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy之后執(zhí)行日志

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① 該階段包括CSet和一部分Young Region的選擇
②描述Mixed GC時(shí)，Old Region被加入到CSet中。默認(rèn)情況下，G1只把10%的Old Region加入到CSet中，通過(guò)配置-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent=X可以更改
③提供最終的CSet和停頓預(yù)測(cè)
④描述Mixed GC狀態(tài)細(xì)節(jié)。在這個(gè)案例中，我們?nèi)匀挥?35個(gè)Old Region可以被回收，大約305363768字節(jié)，占整個(gè)堆大小的14.22%。由于仍然大于閾值，下個(gè)階段回收仍然是Mixed GC。

下面是Full GC開(kāi)啟-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy之后執(zhí)行日志

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① 沒(méi)有空的Region用來(lái)分配對(duì)象，請(qǐng)求擴(kuò)容堆
② 擴(kuò)容需要多少空間。到目前為止還沒(méi)有真正執(zhí)行擴(kuò)容。
③ 不會(huì)嘗試擴(kuò)容。因?yàn)闆](méi)有可用的Region，所有要執(zhí)行Full GC。
④ 在最小堆小于最大堆時(shí)出現(xiàn)的日志。G1 在一次Full GC后，嘗試縮小堆到70%。這個(gè)百分比可以通過(guò)-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent（IHOP）調(diào)節(jié)，這個(gè)參數(shù)設(shè)置使用整個(gè)對(duì)的x%時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行并行GC。注意是整個(gè)堆的百分比。
⑤ 堆正在被縮小，已經(jīng)縮小了多少容量。

-XX:+PrintTenuringDistribution: 可以查看每次回收期間，Survivor區(qū)的分布信息。可以幫助我們查看對(duì)象年齡的變化。

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上圖主要從三個(gè)層面展示Survivor區(qū)：
-desired survivor size： 期望的Survivor大小。該值等于Survivor大小乘以TargetSurvivorRatio （默認(rèn)50%）。

• target threshold：目標(biāo)閾值。表示一個(gè)對(duì)象的年齡，這個(gè)值可以通過(guò)每個(gè)年齡的所有對(duì)象大小相加直到大于desired survivor size計(jì)算出來(lái)。
• age distribution: 年齡分布。包括了每個(gè)年齡所有對(duì)象的大小以及增量Survivor區(qū)大小