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王軍偉Tech · 更新于 2020-08-28

JVM 參數(shù)：跟蹤垃圾回收

1. 前言

本節(jié)內(nèi)容主要是學(xué)習(xí) JVM 跟蹤垃圾回收的常用參數(shù)配置，這是工作中跟蹤垃圾回收情況時(shí) JVM 中最常用的參數(shù)配置，需要重點(diǎn)對本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。本節(jié)主要知識點(diǎn)如下：

  • 掌握 IntelliJ IDEA 如何配置 JVM 參數(shù)，這是我們學(xué)習(xí) JVM 參數(shù)配置的前提。對于有部分同學(xué)使用 Eclipse 作為開發(fā)工具的，可以自行搜索配置方式，此處只針對目前使用廣泛的 IntelliJ IDEA 工具進(jìn)行介紹；
  • 理解并掌握跟蹤垃圾回收的參數(shù) -XX:+PrintGC，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容；
  • 理解并掌握跟蹤垃圾回收的參數(shù) -XX:+PrintGCDetails，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容；
  • 理解并掌握跟蹤垃圾回收的參數(shù) -XX:+PrintHeapAtGC，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容；
  • 理解并掌握跟蹤垃圾回收的參數(shù) -XX:+PrintGCTimeStamps，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容。

JVM 跟蹤垃圾回收的常用參數(shù)配置是使用 JVM 所必須的知識點(diǎn)，通篇皆為重點(diǎn)掌握內(nèi)容，需要在理解的基礎(chǔ)上并掌握參數(shù)的使用方法。

2. IntelliJ IDEA 配置 JVM參數(shù)

通過開發(fā)工具 IntelliJ IDEA 配置 JVM參數(shù)，需要打開 “Run->Edit Configurations” 菜單，然后在 VM Options 中添加相應(yīng)的 JVM 參數(shù)。

圖片描述

如上圖為添加 JVM 參數(shù) -XX:+PrintGC 的圖片說明示例，掌握添加參數(shù)的方式，是學(xué)習(xí)具體參數(shù)配置的前提。

3. 示例代碼準(zhǔn)備

為了能夠更好的體會，垃圾回收參數(shù)的執(zhí)行效果，我們需要準(zhǔn)備一段簡易的代碼，供我們執(zhí)行使用，并在代碼中手動執(zhí)行垃圾回收操作，觸發(fā)垃圾回收機(jī)制，使我們的參數(shù)能夠追蹤垃圾回收的動作，并打印相應(yīng)的日志。

實(shí)例：準(zhǔn)備測試代碼，創(chuàng)建一個(gè) String 類型的 ArrayList，并在 list 中添加三個(gè)元素，分別是 “Hello”，“World”，“?。?！”。然后直接手動執(zhí)行垃圾回收操作。

public class PrintGCParamsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("Hello");
        list.add("World");
        list.add("!!!");
        System.gc(); //手動執(zhí)行 gc 垃圾回收
    }
}

Tips： 之所以要手動執(zhí)行 gc 垃圾回收，是因?yàn)?JVM 自動的執(zhí)行垃圾回收是需要一定的條件的，簡單的 main 函數(shù)是不能夠達(dá)到觸發(fā)垃圾回收的臨界值的。所以這里手動進(jìn)行 gc 方法的調(diào)用，是為了展示我們的參數(shù)鎖帶來的作用。

4. -XX:+PrintGC 參數(shù)

參數(shù)作用：-XX:+PrintGC 參數(shù)是垃圾回收跟蹤中十分常用的參數(shù)。使用這個(gè)參數(shù)啟動 Java 虛擬機(jī)后，只要遇到 GC，就會打印日志。

為了更好的理解并掌握 -XX:+PrintGC 參數(shù)，我們通過如下步驟進(jìn)行操作。

  • 步驟 1：在 VM Options 中配置參數(shù) -XX:+PrintGC 并保存；
  • 步驟 2：運(yùn)行示例代碼，觀察執(zhí)行結(jié)果。

結(jié)果驗(yàn)證：

[GC (System.gc())  3933K->792K(251392K), 0.0054898 secs]
[Full GC (System.gc())  792K->730K(251392K), 0.0290579 secs]

結(jié)果分析：由于這是第一次接觸 JVM 打印日志，我們按照字段逐一進(jìn)行分析。

  • GC 與 Full GC：代表了垃圾回收的類型，后續(xù)會有詳細(xì)的講解，這里了解日志意義即可；
  • System.gc()：代表了引發(fā)方式，是通過調(diào)用 gc 方法進(jìn)行的垃圾回收；
  • 3933K->792K(251392K)：代表了之前使用了 3933k 的空間，回收之后使用 792k 空間，言外之意這次垃圾回收節(jié)省了 3933k - 792k = 3141k 的容量。251392K 代表總?cè)萘浚?/li>
  • 792K->730K(251392K)：分析同上；
  • 0.0054898 secs：代表了垃圾回收的執(zhí)行時(shí)間，以秒為單位。

那么我們通過上邊的結(jié)果分析，可以非常順利的解讀這兩行日志。

5. -XX:+PrintGCDetails 參數(shù)

參數(shù)作用：-XX:+PrintGCDetails 參數(shù)是垃圾回收跟蹤中十分常用的參數(shù)，而且日志更加詳細(xì)。獲取比 -XX:+PrintGC 參數(shù)更詳細(xì)的 GC 信息。

為了更好的理解并掌握 -XX:+PrintGCDetails 參數(shù)，我們通過如下步驟進(jìn)行操作。

  • 步驟 1：在 VM Options 中配置參數(shù) -XX:+PrintGCDetails 并保存；
  • 步驟 2：運(yùn)行示例代碼，觀察執(zhí)行結(jié)果。

結(jié)果驗(yàn)證：

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 3933K->792K(76288K)] 3933K->800K(251392K), 0.0034601 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 792K->0K(76288K)] [ParOldGen: 8K->730K(175104K)] 800K->730K(251392K), [Metaspace: 3435K->3435K(1056768K)], 0.0217628 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.02 secs]

結(jié)果分析： 這里只做新增部分的解釋。

  • PSYoungGen：代表了「年輕代」的回收，在這里只需要了解即可，因?yàn)楹罄m(xù)講解 JVM 堆內(nèi)存以及垃圾回收原理時(shí)才會涉及到年輕代；
  • ParOldGen：「老年代」這里只需要了解即可，因?yàn)楹罄m(xù)講解 JVM 堆內(nèi)存以及垃圾回收原理時(shí)才會涉及到老年代；
  • Metaspace：「元空間」，JDK 的低版本也稱之為永久代，依然，此處了解即可。

我們看到 -XX:+PrintGCDetails 參數(shù)打印了更加詳細(xì)的日志內(nèi)容，把空間清理的部分也表達(dá)的更加詳細(xì)了。

6. -XX:+PrintHeapAtGC 參數(shù)

參數(shù)作用：-XX:+PrintHeapAtGC 參數(shù)是垃圾回收跟蹤中，對堆空間進(jìn)行跟蹤時(shí)十分常用的參數(shù)，可以在每次 GC 前后分別打印堆的信息。注意，是 GC 前后均打印，打印兩次。

為了更好的理解并掌握 -XX:+PrintHeapAtGC 參數(shù)，我們通過如下步驟進(jìn)行操作。

  • 步驟 1：在 VM Options 中配置參數(shù) -XX:+PrintHeapAtGC 并保存；
  • 步驟 2：運(yùn)行示例代碼，觀察執(zhí)行結(jié)果。

結(jié)果驗(yàn)證：

{Heap before GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 76288K, used 3933K [0x000000076b400000, 0x0000000770900000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65536K, 6% used [0x000000076b400000,0x000000076b7d7480,0x000000076f400000)
  from space 10752K, 0% used [0x000000076fe80000,0x000000076fe80000,0x0000000770900000)
  to   space 10752K, 0% used [0x000000076f400000,0x000000076f400000,0x000000076fe80000)
 ParOldGen       total 175104K, used 0K [0x00000006c1c00000, 0x00000006cc700000, 0x000000076b400000)
  object space 175104K, 0% used [0x00000006c1c00000,0x00000006c1c00000,0x00000006cc700000)
 Metaspace       used 3420K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=1 (full 0):
 PSYoungGen      total 76288K, used 792K [0x000000076b400000, 0x0000000770900000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65536K, 0% used [0x000000076b400000,0x000000076b400000,0x000000076f400000)
  from space 10752K, 7% used [0x000000076f400000,0x000000076f4c6030,0x000000076fe80000)
  to   space 10752K, 0% used [0x000000076fe80000,0x000000076fe80000,0x0000000770900000)
 ParOldGen       total 175104K, used 0K [0x00000006c1c00000, 0x00000006cc700000, 0x000000076b400000)
  object space 175104K, 0% used [0x00000006c1c00000,0x00000006c1c00000,0x00000006cc700000)
 Metaspace       used 3420K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
}
{Heap before GC invocations=2 (full 1):
 PSYoungGen      total 76288K, used 792K [0x000000076b400000, 0x0000000770900000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65536K, 0% used [0x000000076b400000,0x000000076b400000,0x000000076f400000)
  from space 10752K, 7% used [0x000000076f400000,0x000000076f4c6030,0x000000076fe80000)
  to   space 10752K, 0% used [0x000000076fe80000,0x000000076fe80000,0x0000000770900000)
 ParOldGen       total 175104K, used 0K [0x00000006c1c00000, 0x00000006cc700000, 0x000000076b400000)
  object space 175104K, 0% used [0x00000006c1c00000,0x00000006c1c00000,0x00000006cc700000)
 Metaspace       used 3420K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=2 (full 1):
 PSYoungGen      total 76288K, used 0K [0x000000076b400000, 0x0000000770900000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65536K, 0% used [0x000000076b400000,0x000000076b400000,0x000000076f400000)
  from space 10752K, 0% used [0x000000076f400000,0x000000076f400000,0x000000076fe80000)
  to   space 10752K, 0% used [0x000000076fe80000,0x000000076fe80000,0x0000000770900000)
 ParOldGen       total 175104K, used 705K [0x00000006c1c00000, 0x00000006cc700000, 0x000000076b400000)
  object space 175104K, 0% used [0x00000006c1c00000,0x00000006c1cb07a0,0x00000006cc700000)
 Metaspace       used 3420K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
}

結(jié)果分析： 由于這是對「堆空間」的日志打印，在學(xué)習(xí)完 JVM 堆空間之前，了解即可。對于堆空間的參數(shù)跟蹤，這里進(jìn)行了更加細(xì)致的打印。從結(jié)果來看，在 GC 前后，打印了兩次堆空間信息，并且將 PSYoungGen 以及 ParOldGen 進(jìn)行了更加詳細(xì)的日志打印。

后續(xù)學(xué)習(xí)完 JVM堆空間之后，回望這部分知識，會非常的簡單，此處也必須要先了解，為后續(xù)對堆的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

7. -XX:+PrintGCTimeStamps 參數(shù)

參數(shù)作用：會在每次 GC 發(fā)生時(shí)，額外輸出 GC 發(fā)生的時(shí)間，該輸出時(shí)間為虛擬機(jī)啟動后的時(shí)間偏移量。需要與 -XX:+PrintGC 或 -XX:+PrintGCDetails 配合使用，單獨(dú)使用 -XX:+PrintGCTimeStamps 參數(shù)是沒有效果的。

為了更好的理解并掌握 -XX:+PrintGCTimeStamps 參數(shù)，我們通過如下步驟進(jìn)行操作。

  • 步驟 1：在 VM Options 中配置參數(shù) -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCTimeStamps 并保存；
  • 步驟 2：運(yùn)行示例代碼，觀察執(zhí)行結(jié)果。

結(jié)果驗(yàn)證：

0.247: [GC (System.gc())  3933K->760K(251392K), 0.0114098 secs]
0.259: [Full GC (System.gc())  760K->685K(251392K), 0.0079185 secs]

結(jié)果分析：我們看到了，與 -XX:+PrintGC 參數(shù)打印的結(jié)果，唯一的區(qū)別就是日志開頭的 0.247 與 0.259。此處 0.247 與 0.259 表示， JVM開始運(yùn)行 0.247 秒后發(fā)生了 GC，開始運(yùn)行 0.259 秒后，發(fā)生了 Full GC。

8. 小結(jié)

圖片描述

本小節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，即我們所講述的四個(gè)常見的跟蹤垃圾回收的參數(shù)，學(xué)習(xí)者，需要對這四個(gè)常用參數(shù)的意義，以及使用方式進(jìn)行掌握。由于日志輸出中部分內(nèi)容，涉及到的知識點(diǎn)還沒有講到，但是本節(jié)對于這些內(nèi)容的初步接觸，能夠有利于學(xué)習(xí)者，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中提升學(xué)習(xí)的效率，以及理解效率。