GC 日志
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……
如何配置一个完美的 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。而且程序真的不差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。

  1. -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

  1. -XX:+PrintTenuringDistribution

输出内容示例:

  1. Desired survivor size 59244544 bytes, new threshold 15 (max 15)
  2. - age 1: 963176 bytes, 963176 total
  3. - age 2: 791264 bytes, 1754440 total
  4. - age 3: 210960 bytes, 1965400 total
  5. - age 4: 167672 bytes, 2133072 total
  6. - age 5: 172496 bytes, 2305568 total
  7. - age 6: 107960 bytes, 2413528 total
  8. - age 7: 205440 bytes, 2618968 total
  9. - age 8: 185144 bytes, 2804112 total
  10. - age 9: 195240 bytes, 2999352 total
  11. - age 10: 169080 bytes, 3168432 total
  12. - age 11: 114664 bytes, 3283096 total
  13. - age 12: 168880 bytes, 3451976 total
  14. - age 13: 167272 bytes, 3619248 total
  15. - age 14: 387808 bytes, 4007056 total
  16. - 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

  1. -XX:+PrintHeapAtGC

输出内容示例:

  1. {Heap before GC invocations=0 (full 0):
  2. garbage-first heap total 1024000K, used 324609K [0x0000000781800000, 0x0000000781901f40, 0x00000007c0000000)
  3. region size 1024K, 6 young (6144K), 0 survivors (0K)
  4. Metaspace used 3420K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
  5. class space used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
  6. Heap after GC invocations=1 (full 1):
  7. garbage-first heap total 1024000K, used 21755K [0x0000000781800000, 0x0000000781901f40, 0x00000007c0000000)
  8. region size 1024K, 0 young (0K), 0 survivors (0K)
  9. Metaspace used 3420K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
  10. class space used 371K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
  11. }

打印 STW 时间

暂停时间是 GC 最重要的指标,肯定不能少

  1. -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

输出内容示例:

  1. 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)

  1. -XX:+PrintSafepointStatistics -XX:PrintSafepointStatisticsCount=1

输出内容示例:

  1. vmop [threads: total initially_running wait_to_block] [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count
  2. 0.371: ParallelGCFailedAllocation [ 10 0 0 ] [ 0 0 0 0 7 ] 0
  3. Execute full gc...dataList has been promoted to cms old space
  4. vmop [threads: total initially_running wait_to_block] [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count
  5. 0.379: ParallelGCSystemGC [ 10 0 0 ] [ 0 0 0 0 16 ] 0
  6. vmop [threads: total initially_running wait_to_block] [time: spin block sync cleanup vmop] page_trap_count
  7. 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?

  1. -XX:+PrintReferenceGC

输出内容示例:

  1. 2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [SoftReference, 0 refs, 0.0000521 secs]
  2. 2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [WeakReference, 0 refs, 0.0000069 secs]
  3. 2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [FinalReference, 0 refs, 0.0000056 secs]
  4. 2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [PhantomReference, 0 refs, 0 refs, 0.0000059 secs]
  5. 2021-02-19T12:41:30.462+0800: 5072726.605: [JNI Weak Reference, 0.0000131 secs], 0.4635293 secs]

完整参数

  1. # requireds
  2. -XX:+PrintGCDetails
  3. -XX:+PrintGCDateStamps
  4. -XX:+PrintTenuringDistribution
  5. -XX:+PrintHeapAtGC
  6. -XX:+PrintReferenceGC
  7. -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
  8. # optional
  9. -XX:+PrintSafepointStatistics
  10. -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:

  1. # GC日志输出的文件路径
  2. -Xloggc:/path/to/gc.log
  3. # 开启日志文件分割
  4. -XX:+UseGCLogFileRotation
  5. # 最多分割几个文件,超过之后从头开始写
  6. -XX:NumberOfGCLogFiles=14
  7. # 每个文件上限大小,超过就触发分割
  8. -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。

  1. # 使用-%t作为日志文件名
  2. -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/path/to/gc-%t.log
  3. # 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。

  1. # GC日志输出的文件路径
  2. -Xloggc:/path/to/gc-%t.log
  3. # 开启日志文件分割
  4. -XX:+UseGCLogFileRotation
  5. # 最多分割几个文件,超过之后从头开始写
  6. -XX:NumberOfGCLogFiles=14
  7. # 每个文件上限大小,超过就触发分割
  8. -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

    ```bash

    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 ```