GC 日志详解，助你定位 GC 相关问题

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lilizhou2008 2021-06-24 10:43:35

文章标签 经验分享 文章分类 代码人生

生产环境上，或者其他要测试 GC 问题的环境上，一定会配置上打印GC日志的参数，便于分析 GC 相关的问题。

但是可能很多人配置的都不够“完美”，要么是打印的内容过少，要么是输出到控制台，要么是一个大文件被覆盖，要么是……

本文带你一步一步，配置一个完美的 GC 日志打印策略

打印内容

为了保留足够多的“现场证据”，最好是把 GC 相关的信息打印的足够完整。而且你的程序真的不差你GC时打印日志I/O消耗的那点性能

打印基本 GC 信息

打印 GC 日志的第一步，就是开启 GC 打印的参数了，也是最基本的参数。

-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps

打印对象分布

为了分析 GC 时的晋升情况和晋升导致的高暂停，不看对象年龄分布日志怎么行

-XX:+PrintTenuringDistribution

输出内容示例：

Desired survivor size 59244544 bytes, new threshold 15 (max 15)
- age   1:     963176 bytes,     963176 total
- age   2:     791264 bytes,    1754440 total
- age   3:     210960 bytes,    1965400 total
- age   4:     167672 bytes,    2133072 total
- age   5:     172496 bytes,    2305568 total
- age   6:     107960 bytes,    2413528 total
- age   7:     205440 bytes,    2618968 total
- age   8:     185144 bytes,    2804112 total
- age   9:     195240 bytes,    2999352 total
- age  10:     169080 bytes,    3168432 total
- age  11:     114664 bytes,    3283096 total
- age  12:     168880 bytes,    3451976 total
- age  13:     167272 bytes,    3619248 total
- age  14:     387808 bytes,    4007056 total
- age  15:     168992 bytes,    4176048 total

GC 后打印堆数据

每次发生 GC 时，对比一下 GC 前后的堆内存情况，更直观

-XX:+PrintHeapAtGC

输出内容示例：

{Heap before GC invocations=0 (full 0):
 garbage-first heap   total 1024000K, used 324609K [0x0000000781800000, 0x0000000781901f40, 0x00000007c0000000)
  region size 1024K, 6 young (6144K), 0 survivors (0K)
 Metaspace       used 3420K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=1 (full 1):
 garbage-first heap   total 1024000K, used 21755K [0x0000000781800000, 0x0000000781901f40, 0x00000007c0000000)
  region size 1024K, 0 young (0K), 0 survivors (0K)
 Metaspace       used 3420K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
}

打印 STW 时间

暂停时间是 GC 最重要的指标，肯定不能少

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

输出内容示例：

Total time for which application threads were stopped: 0.0254260 seconds, Stopping threads took: 0.0000218 seconds

打印 safepoint 信息

进入STW阶段之前，需要要找到一个合适的 safepoint ，这个指标一样很重要（非必选，出现 GC 问题时最好加上此参数调试）

-XX:+PrintSafepointStatistics -XX:PrintSafepointStatisticsCount=1

输出内容示例：

         vmop                    [threads: total initially_running wait_to_block]    [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count
0.371: ParallelGCFailedAllocation       [      10          0              0    ]      [     0     0     0     0     7    ]  0   
Execute full gc...dataList has been promoted to cms old space
         vmop                    [threads: total initially_running wait_to_block]    [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count
0.379: ParallelGCSystemGC               [      10          0              0    ]      [     0     0     0     0    16    ]  0   
         vmop                    [threads: total initially_running wait_to_block]    [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count
0.396: no vm operation                  [       9          1              1    ]      [     0     0     0     0   341    ]  0

打印 Reference 处理信息

强引用/弱引用/软引用/虚引用/finalize 方法万一有问题，不得打印出来看看？

-XX:+PrintReferenceGC

输出内容示例：

2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [SoftReference, 0 refs, 0.0000521 secs]
2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [WeakReference, 0 refs, 0.0000069 secs]
2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [FinalReference, 0 refs, 0.0000056 secs]
2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [PhantomReference, 0 refs, 0 refs, 0.0000059 secs]
2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [JNI Weak Reference, 0.0000131 secs], 0.4635293 secs]

完整参数

# requireds
-XX:+PrintGCDetails 
-XX:+PrintGCDateStamps 
-XX:+PrintTenuringDistribution 
-XX:+PrintHeapAtGC 
-XX:+PrintReferenceGC 
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

# optional
-XX:+PrintSafepointStatistics 
-XX:PrintSafepointStatisticsCount=1

输出方式

上面只是定义了打印的内容，默认情况下，这些日志会输出到控制台（标准输出）。那如果你的程序日志也输出到控制台呢，这个日志内容就会很乱，分析起来很麻烦。如果你是追加的方式（比如 tomcat 的 catalina.out 就是追加），这个文件会越来越大，分析起来就要命了。

所以需要一种分割日志的机制，这个机制嘛……JVM自然是提供的。

JVM 的日志分割

JVM提供了几个用于分割 GC 日志的参数：

# GC日志输出的文件路径
-Xloggc:/path/to/gc.log
# 开启日志文件分割
-XX:+UseGCLogFileRotation 
# 最多分割几个文件，超过之后从头开始写
-XX:NumberOfGCLogFiles=14
# 每个文件上限大小，超过就触发分割
-XX:GCLogFileSize=100M

按照这个参数，每个GC日志只要超过20M就会进行分割，最多分割5个文件，文件名依次是gc.log.0,gc.log.1,gc.log.2,gc.log.3,gc.log.4, .....

看似很美好，几行配置就搞定了输出文件的问题。但是这种方式有一些问题：

-Xloggc 方式指定的日志文件，是覆盖写的方式，每次启动都会覆盖，历史日志会丢失
当超过最大分割数后，会从第0个文件开始重新写入，而且是覆盖
-XX:NumberOfGCLogFiles 并不能设置为无限

这个覆盖的问题就有点恶心了，每次启动覆盖之前的历史日志……这谁能忍？

使用时间戳命名文件

于是有另一种解决方案。不使用 JVM 提供的日志分割功能，而是每次启动用时间戳命名日志文件，这样可以每次启动都使用不同的文件，就不会出现覆盖的问题了。

# 使用-%t作为日志文件名
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/path/to/gc-%t.log

# 生成的文件名是这种：gc-2021-03-29_20-41-47.log

可是这样就完美吗？

虽然没有覆盖的问题，但由于没有日志分割的功能，每次启动后只有一个GC日志文件，单个日志文件可能会非常巨大。过大的日志文件分析起来是很麻烦的，必须得分割。

二者结合

这里只需要稍微调整一下策略，将 JVM 分割和时间戳命名两种方案结合，就可以得到最优的方式了。

# GC日志输出的文件路径
-Xloggc:/path/to/gc-%t.log
# 开启日志文件分割
-XX:+UseGCLogFileRotation 
# 最多分割几个文件，超过之后从头开始写
-XX:NumberOfGCLogFiles=14
# 每个文件上限大小，超过就触发分割
-XX:GCLogFileSize=100M

配置时间戳作文 GC 日志文件名的同时，也配置JVM的GC日志分割策略。这样一来，既保证了 GC 文件不会被覆盖，又保证了单个 GC 文件的大小不会过大，完美！

最终得到的日志文件名会像这个样子：

gc-2021-03-29_20-41-47.log.0
gc-2021-03-29_20-41-47.log.1
gc-2021-03-29_20-41-47.log.2
gc-2021-03-29_20-41-47.log.3
....

最佳实践 - 完整参数

# 必备
-XX:+PrintGCDetails 
-XX:+PrintGCDateStamps 
-XX:+PrintTenuringDistribution 
-XX:+PrintHeapAtGC 
-XX:+PrintReferenceGC 
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

# 可选
-XX:+PrintSafepointStatistics 
-XX:PrintSafepointStatisticsCount=1

# GC日志输出的文件路径
-Xloggc:/path/to/gc-%t.log
# 开启日志文件分割
-XX:+UseGCLogFileRotation 
# 最多分割几个文件，超过之后从头文件开始写
-XX:NumberOfGCLogFiles=14
# 每个文件上限大小，超过就触发分割
-XX:GCLogFileSize=100M