摘要
GC 日志是判断 Java 应用程序内存是否存在故障的重要判断依据。《GC 玩起来》这个小系列，期望能够使零基础的读者快速理解 GC 相关的重要概念，最终掌握 GC 日志的分析方法。
第三篇《GC 日志分析》旨在介绍生成 GC 日志的相关 JVM 参数，如何读懂 GC 日志，以及如何借助图形化工具分析 GC 日志。
1 GC 日志能帮我们做什么
GC 日志是由 JVM 产生的对垃圾回收活动进行描述的日志文件。
通过 GC 日志，我们能够直观的看到内存回收的情况及过程，是能够快速判断内存是否存在故障的重要依据。
2 如何生成 GC 日志
在 JAVA 命令中增加 GC 相关的参数，以生成 GC日志：
JVM 参数
参数说明
备注
-XX:+PrintGC
打印 GC 日志
-XX:+PrintGCDetails
打印详细的 GC 日志
配置此参数时，-XX:+PrintGC 可省略
-XX:+PrintGCTimeStamps
以基准形式记录时间（即启动后多少秒，如：21.148:）
默认的时间记录方式，可省略
-XX:+PrintGCDateStamps
以日期形式记录时间（如：2022-05-27T18:01:37.545+0800: 30.122:）
当以日期形式记录时间时，日期后其实还带有基准形式的时间
-XX:+PrintHeapAtGC
打印堆的详细信息
-Xloggc:gc.log
配置 GC 日志文件的路径
常用的选项组合：
java -Xms512m -Xmx2g -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log -jar xxx.jar3 读懂 GC 日志
前文我们介绍了通过 -XX:+UseSerialGC 、 -XX:+UseParallelGC （同 -XX:+UseParallelOldGC ）、 -XX:+UseParNewGC 、 -XX:+UseConcMarkSweepGC 、 -XX:+UseG1GC 这些参数，来指定使用不同的垃圾回收器组合。不同的垃圾回收器所生成的 GC 日志也是有差异的，尤其是 CMS 、 G1 所生成的日志，会比 Serial 、Parallel 所生成的日志复杂许多。
这里我们以 JDK1.8 默认使用的 -XX:+UseParallelGC （即 Parallel Scavenge + Parallel Old ）为例，讲解其 GC 日志。
3.1 开头部分的环境信息
上图是 GC 日志的开头部分：
- 第 1 部分是 Java 环境信息：
- Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.144-b01) 是 JVM 版本信息；
- linux-amd64 JRE (1.8.0_144-b01) 是 JDK 版本信息；
- 第 2 部分是服务器内存信息：
- physical 32611948k(7181112k free) 是服务器物理内存总大小与空闲大小；
- swap 67108860k(66625832k free) 是服务器 swap 交换区的总大小与空闲大小；
- 第 3 部分打印出与 GC 相关的 JVM 启动参数，其中：
- -XX:InitialHeapSize=1073741824 -XX:MaxHeapSize=2147483648 指定了堆大小的初始化值与最大值；
- -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps 为 GC 日志的相关设置；
- -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops 开启了普通对象和类的指针压缩，能够提高内存性能
- -XX:+UseParallelGC 则体现出 JDK1.8 默认使用的垃圾回收器。
3.2 Young GC
上图描述的是 Young GC 活动：
- 第 1 部分是日志时间：
- 2022-06-01T11:10:59.126+0800: 是日期格式的时间；
- 86.281: 是基准格式的时间，也就是应用启动后的 N 秒；
- 第 2 部分是 GC 的类型与发生 GC 的原因：
- GC 表示当前 GC 类型为 Young GC ；
- Allocation Failure 是发生 GC 的原因，这里是年轻代中没有足够的空间来存储新数据了；
- 第 3 部分是 GC 活动的详情：
- [PSYoungGen: 639473K->35837K(649728K)] ，从左到右分别是新生代垃圾回收前的大小、新生代垃圾回收后的大小、新生代总大小；
- 686696K->87816K(1671680K) ，中括号外的这三个数字，从左到右分别是堆垃圾回收前的大小、堆垃圾回收后的大小、堆总大小；
- 0.0192314 secs 是本次新生代垃圾回收的耗时；
- 第 4 部分是 GC 耗时的详情：
- user=0.10 是用户耗时（即应用耗时）；
- sys=0.00 是系统内核耗时；
- real=0.01 是实际耗时，由于多核的原因，实际耗时可能会小于用户耗时 + 系统耗时。
3.3 Full GC
上图描述的是 Full GC 活动：
- 第 1 部分是日志时间，与 Minor GC 日志相同，不再赘述；
- 第 2 部分是 GC 的类型与发生 GC 的原因：
- Full GC 表示当前 GC 类型为 Full GC ；
- Metadata GC Threshold 是发生 GC 的原因，这里是元空间的占用大小达到了 GC 阈值；
- 第 3 部分是 GC 活动的详情：
- [PSYoungGen: 33776K->0K(647680K)] ，从左到右分别是新生代垃圾回收前的大小、新生代垃圾回收后的大小、新生代总大小；
- [ParOldGen: 51986K->59081K(1324544K)] ，从左到右分别是老年代垃圾回收前的大小、老年代垃圾回收后的大小、老年代总大小；
- 85762K->59081K(1972224K) ，中括号外的这三个数字，从左到右分别是堆垃圾回收前的大小、堆垃圾回收后的大小、堆总大小；
- [Metaspace: 92860K->92312K(1134592K)] ，从左到右分别是元空间垃圾回收前的大小、元空间垃圾回收后的大小、元空间总大小；
- 0.1185325 secs 是本次新生代垃圾回收的耗时；
- 第 4 部分是 GC 耗时的详情，与 Minor GC 日志相同，不再赘述。
以上便是 JDK1.8 下 -XX:+UseParallelGC （即 Parallel Scavenge + Parallel Old ）模式下， GC 日志的详细解读。不同的模式下的日志，对于新生代、老年代的别称也是不同的，我们将上一篇文章中的一张特征信息总结表格拿过来，再次加深一下印象：
JVM 参数
日志中对新生代的别称
日志中对老年代的别称
-XX:+UseSerialGC
DefNew
Tenured
-XX:+UseParallelGC
PSYoungGen
ParOldGen
-XX:+UseParallelOldGC
PSYoungGen
ParOldGen
-XX:+UseParNewGC
ParNew
Tenured
-XX:+UseConcMarkSweepGC
ParNew
CMS
-XX:+UseG1GC
没有专门的新生代描绘，有 Eden 和 Survivors
没有专门的老年代描绘，有 Heap
4 GC 日志的图形化分析工具
接下来我们需要配合一些图形化的工具来分析 GC 日志。
4.1 GCeasy
GCeasy 是笔者最为推荐的 GC 日志分析工具，它是一个在线工具，号称业界第一个以机器学习算法为基础的 GC 日志分析工具。它不仅能够生成多元化的分析图例（这是免费的），还能够推荐 JVM 配置、提出存在的内存问题并推荐对应的解决方案（后面这些功能是付费的）。
我们来看一下免费的功能：
- 内存统计，包含新生代、老年代、持久代的最大分配值与峰值：
- 关键性能指标统计，包含吞吐量、应用暂停时间（含平均暂停时间、最大暂停时间、按暂停时间范围统计 GC 次数）：
- 多元化的图例，包含 GC 前后的堆的大小、 GC 分布、回收空间情况、新生代/老年代/持久代的内存情况、新生代向持久代转化情况：
- GC 详细数据统计：
4.2 GCViewer
GCViewer 是一个离线的 GC 可视化分析工具，在同类离线工具中，可以说是功能最为强大的了。下载地址：github.com/chewiebug/G…
- GCViewer 提供了一个交互式的图例区，可以根据个人需要来展示所选择的指标：
- GCViewer 对于数据的统计也是相当之完善的：
4.3 GChisto
GChisto 也是一个离线工具，功能相较于 GCViewer 显得比较简单，下载地址：github.com/jewes/gchis…
- GC 数据统计，包含各类 GC 的次数、耗时、开销占比等：
- 提供 GC 不同时间范围内次数统计、耗时统计等图例：
4.4 GCLogViewer
GCLogViewer 也是一个离线工具，官方地址国内无法打开（code.google.com/p/gclogview…），想要下载的话可以到 CSDN 上找一找。
其功能与 GChisto 比较相似，效果图如下：
