G1从入门到放弃（二）

上一篇文章主要讲了G1的理论知识，本篇文章会讲解在实际生产中如何读懂G1日志，以及介绍G1的参数配置。

Young GC日志

通过使用-XX:+PrintGCDetails参数查看的Young GC日志如下：

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① 四个关键信息

• 2016-12-12T10:40:18.811-0500：GC发生的时间（通过设置-XX:+PrintGCDateStamps打印）
• 29.959：相对JVM启动的时间
• G1 Evacuation Pause (young)：GC类型，表示这是evacuation停顿，并且是Young GC。
• 0.0305171 sec：本次GC耗时。

② 所有并行任务

• Parallel Time：26.6 。并行任务花费的STW的时间，从收集开始到最后一个GC线程结束。
• GC Workers：4 。并行收集的线程数量。通过 -XX:ParallelGCThreads。当CPU数量小于8时，该值为CPU个数，最大设置成8，对于多于8个的CPU，将默认取CPU个数的5/8。
• GC Worker start：最小|最大时间戳表示第一个线程和最后一个线程的启动时间。理想情况下希望同时启动。
• **Ext Root Scanning **：扫描外部根节点的时间。外部节点包括JNI、全局变量、线程栈等。
• **Update RS (Remembered Set or RSet) **：每个线程更新RSet的时间。
• **Scan RS **: 扫描每个CSet中Region的RSet，避免了扫描整个老年代。
• Code Root Scanning：扫描code root耗时。Code Root是JIT编译后的代码里引用了heap中的对象。
• Object Copy：拷贝存活对象到新的Region.
• Termination: 当GC线程完成任务之后尝试结束到真正结束耗时。因为在结束前他会检查其他线程是否有未完成的任务，帮助完成之后再结束。
• GC Worker Other：线程花费在其他工作上的时间
• GC Worker Total：每个线程花费的时间总和。
• GC Worker End： 每个线程的结束时间。最小|最大时间戳表示第一个线程和最后一个线程的结束时间。理想情况下希望同时结束。

③ 串行任务

• Code Root Fixup：修复GC期间code root指针改变的耗时
• Code Root Purge：清除code root耗时
• Clear CT：清除card tables 中的dirty card的耗时

④其他事项
其他事项共耗时3.7ms，其他事项包括选择CSet，处理已用对象，引用入ReferenceQueues，释放CSet中的region。

⑤各代变化

• Eden: 1097.0M(1097.0M)->0.0B(967.0M)：表明了Young GC被触发，因为Eden区已经满了（分配了1097M 已经使用了1097.0M），并且Eden区都被清空了（0B），下次垃圾回收Eden区大小降到967M。
• Survivors: 13.0M->139.0M：Young GC之后，Survivor从13M增加到了139M
• Heap: 1694.4M(2048.0M)->736.3M(2048.0M):开始前整个堆占用了1694.4M，最大可分配2048M，在收集之后，整个堆占用736M，最大可分配没有变还是2048M。

⑥ 这次回收耗时

• user=0.08：在垃圾回收时，花费在用户代码上的CPU时间。这个时间包含了所有线程运行的CPU时间，所以比real-time大很多
• sys=0.00: 花费在系统内核上的时间。
• real=0.03: 垃圾回收的实际时间。这里包括了其他进程的时间和等待时间。

并发日志

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①标明标记阶段开始

• GC pause (G1 Evacuation Pause) (young) (initial-mark)：利用STW停顿期间，跟踪所有可达对象，该阶段和Young GC一起执行。同时该阶段也设置两个指针TAMS来标识已经存在的对象以及在并发标记阶段新生成的对象，这两个指针在上一篇文章中介绍过。
  ② 第一个并发事件
• GC concurrent-root-region-scan-start: 扫描初始化标记阶段Survivor区的root Region并标记出来。

③并发标记

• GC concurrent-mark-start：该阶段和应用线程一起执行，并发线程数默认是并行线程数的四分之一。可以通过-XX:ConcGCThreads显示指定。

④ STW阶段

• GC remark / Finalize Marking / GC ref-proc / Unloading: 这个阶段

⑤ 这也是STW阶段
-GC cleanup: 这个阶段没有存活对象的Old Region和Humongous Region将被释放和清空。为了准备下次GC，在CSets中的Old Regions会根据他们的回收收益的大小排序。为了准备下一次标记，previous bitmaps 和 next bitmaps会被交换。同时并行线程会标记那些inital mark阶段生成的对象，以及至少存在一个存活对象的region的bitmap。
⑥这也是一个并发阶段

• GC concurrent-cleanup-start：处理第5阶段所有空的Region。每个Region中的RSet被清空，当所有的Region都被清理完成，他们会被加入到一个临时表中，最终会被合并到master free list。

Mixed GC

当并发标记完成后，在Young GC日志后面紧随着Mixed GC，下面是Mixed GC日志。可以看到Mixed GC日志和前面介绍的Young GC很相似，只有两个不同点：
1、第一行会表示这是一个Mixed GC
2、收集的集合里包含了老年代（Old Region）,由并发标记阶段确定的。

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Full GC

Full GC的日志结果如下。

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需要注意的是如果是几天一次Full GC，则是正常现象，但是每小时频繁GC就需要调优了。

其他

建议大家开启-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy和-XX:+PrintTenuringDistribution两个标签，可以帮助大家更好的分析日志。

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

Young GC开启-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy之后的日志如下：

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① 告诉我们有多少在dirty card队列里的cards等待被处理。并且展示了预计处理时间（包括了更新RSet和扫描RSet的时间）；
② 有多少Region将被加入到这次GC中
③ 选择出CSets并且估算这次收集时间
④ 该行并不一定在Young GC日志中出现，如果花费在GC上的时间比应用线程大到一个阈值的时候，G1可以动态扩大堆大小。如果你设置了最大堆和最小堆的大小相等，该行不会出现
⑤ 当并发标记开始时出现。

Young GC后面是并发回收日志。

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Young GC日志中还可能存在关于Mixed GC的日志：

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①告诉我们Mixed GC开始，原因是可回收垃圾百分比（22.62%）大于了我们的阈值（5%）。

下面是Mixed GC开启-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy之后执行日志

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① 该阶段包括CSet和一部分Young Region的选择
②描述Mixed GC时，Old Region被加入到CSet中。默认情况下，G1只把10%的Old Region加入到CSet中，通过配置-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent=X可以更改
③提供最终的CSet和停顿预测
④描述Mixed GC状态细节。在这个案例中，我们仍然有535个Old Region可以被回收，大约305363768字节，占整个堆大小的14.22%。由于仍然大于阈值，下个阶段回收仍然是Mixed GC。

下面是Full GC开启-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy之后执行日志

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① 没有空的Region用来分配对象，请求扩容堆
② 扩容需要多少空间。到目前为止还没有真正执行扩容。
③ 不会尝试扩容。因为没有可用的Region，所有要执行Full GC。
④ 在最小堆小于最大堆时出现的日志。G1 在一次Full GC后，尝试缩小堆到70%。这个百分比可以通过-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent（IHOP）调节，这个参数设置使用整个对的x%时，系统开始进行并行GC。注意是整个堆的百分比。
⑤ 堆正在被缩小，已经缩小了多少容量。

-XX:+PrintTenuringDistribution: 可以查看每次回收期间，Survivor区的分布信息。可以帮助我们查看对象年龄的变化。

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上图主要从三个层面展示Survivor区：
-desired survivor size： 期望的Survivor大小。该值等于Survivor大小乘以TargetSurvivorRatio （默认50%）。

• target threshold：目标阈值。表示一个对象的年龄，这个值可以通过每个年龄的所有对象大小相加直到大于desired survivor size计算出来。
• age distribution: 年龄分布。包括了每个年龄所有对象的大小以及增量Survivor区大小