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【金三银四-JVM系列】CMS收集器与GC日志分析定位问题详解

今天2B哥要和大家分享一篇硬货，为什么呀？因为有两个好事情：

一、哥升级了LV2了哈哈心情倍爽。

二、拿到了公司给的2千股

在公司呆了2年了，终于成为了东哥的好兄弟。

CMS收集器JVM参数详解：

JVM参数	含义
-XX:-CMSPrecleaningEnabled	不进行预清理，度过我们之前的文章的都知道，CMS 在并发标记和重新标记的这段时间内，会有一个预清理的工作，而这个通过会尝试5秒之内等待来一次 YGC。以免在后面的重新标记阶段耗费大量时间来标记新生代的对象。
-XX:+UseConcMarkSweepGC	此参数将启动 CMS 回收器。默认新生代是 ParNew，也可以设置 Serial 为新生代收集器。该参数等价于 -Xconcgc。
-XX:ParallelGCThreads	由于是并行处理器，当然也可以指定线程数。默认并发线程数是：（ParallelGCThreads + 3）/ 4）。
-XX:ConcGCThreads	或者 -XX:ParallelCMSThreads ；除了上面设置线程的方式，你也可以通过这个两个参数任意一个手工设定 CMS 并发线程数
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction	由于 CMS 回收器不是独占式的，在垃圾回收的时候应用程序仍在工作，所以需要留出足够的内存给应用程序，否则会触发 FGC。而什么时候运行 CMS GC 呢？通过该参数即可设置，该参数表示的是老年代的内存使用百分比。当达到这个阈值就会执行 CMS。默认是68。如果老年代内存增长很快，建议降低阈值，避免 FGC，如果增长慢，则可以加大阈值，减少 CMS GC 次数。提高吞吐量。
-XX：+UseCMSCompactAtFullCollection	由于 CMS 使用标记清理算法，内存碎片无法避免。该参数指定每次 CMS 后进行一次碎片整理。
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction	由于每次进行碎片整理将会影响性能，你可以使用该参数设定多少次 CMS 后才进行一次碎片整理，也就是内存压缩。
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled	允许对类元数据进行回收。
-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction	当永久区占用率达到这一百分比时，启动 CMS 回收（前提是 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled 激活了）。
-XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly	表示只在到达阈值的时候才进行 CMS 回收。
XX:CMSWaitDuration=2000	由于CMS GC 条件比较简单，JVM有一个线程定时扫描Old区，时间间隔可以通过该参数指定（毫秒单位），默认是2s。

JVM工具参数：

JVM参数	含义
-XX:+PrintGCDateStamps	打印 GC 日志时间戳
-XX:+PrintGCDetails	打印 GC 详情
-XX:+PrintGCTimeStamps	印此次垃圾回收距离jvm开始运行的所耗时间
-Xloggc:	将垃圾回收信息输出到指定文件
-verbose:gc	打印 GC 日志
-XX:+PrintGCApplicationStopedTime	查看 gc 造成的应用暂停时间
XX:+PrintTenuringDistribution	对象晋升的日志
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError	内存溢出时输出 dump 文件

CMS收集器实战：

实战开始，准备好了没

构建Spring Boot项目：

模拟业务场景代码：

@RestController
public class IndexController {
/***
 * 存big对象
 * @return
 */
@GetMapping("/put")
public String process() {
   ArrayList<User> users = queryUsers();
   for (User user:users){
      //TODO 业务操作
   }
   return "ok";
}
private ArrayList<User> queryUsers() {
   ArrayList<User> users = new ArrayList<>();
   for (int i = 0; i < 50000; i++) {
      users.add(new User(i, "java2b"));
   }
   return users;
}
}
复制代码

public class User {

   private int id;
   private String name;
   private byte[] data;

   public User(int id, String name) {
      this.id = id;
      this.name = name;
      data=new byte[1 * 128 * 1024];
   }
}
复制代码

输出收集器信息：

/***
 * 打印jvm信息
 * @return
 */
@GetMapping("/info")
public String info() {
   List<GarbageCollectorMXBean> garbages = ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans();
   StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
   for (GarbageCollectorMXBean garbage : garbages) {
      stringBuilder.append("垃圾收集器：名称=" + garbage.getName() + ",收集=" + garbage.getCollectionCount() + ",总花费时间="
              + garbage.getCollectionTime());
      // + ",内存区名称=" + Arrays.deepToString(garbage.getMemoryPoolNames()));
      stringBuilder.append("/r/n");
   }
   MemoryMXBean memory = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
   MemoryUsage headMemory = memory.getHeapMemoryUsage();
   long MB = 1024 * 1024;
   stringBuilder.append("head堆:");
   stringBuilder.append("/t初始(M):" + headMemory.getInit() / MB);
   stringBuilder.append("/t最大(上限)(M):" + headMemory.getMax() / MB);
   stringBuilder.append("/t当前(已使用)(M):" + headMemory.getUsed() / MB);
   stringBuilder.append("/t提交的内存(已申请)(M):" + headMemory.getCommitted() / MB);
   stringBuilder.append("/t使用率:" + headMemory.getUsed() * 100 / headMemory.getCommitted() + "%");
   return stringBuilder.toString();
}
复制代码

生成jar包部署到服务器

启动参数：

java -Xms256m -Xmx256m -verbose:gc -Xloggc:/root/jvm/gc-cms.log -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:+PrintHeapAtGC -XX:HeapDumpPath=/root/jvm/dump.hprof -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+PrintFlagsFinal -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false -Dcom.sun.management.jmxremote.port=6666 -Djava.rmi.server.hostname=192.168.0.31 -jar /root/jvm/jvm-web-0.0.1-SNAPSHOT.jar > catalina.out &
复制代码

启动效果：

访问：

我们不难发现新生代用的是parNew 老年代用的cms

请求put：

我们通过http访问put方法之后看看效果：

效果如下:

在运行的过程中我们发现有大量的对象进入老年代，触发了full gc，cms一直在收集。

使用率达到99%，cms也一刻没停下：

日志分析：

日志分析1.0版本：

我们抽取一条日志来分析下

[GC (Allocation Failure) 0K->63K(64K), 0.0047147 secs] 10258K->6780K(46144K), [Metaspace: 3434K->3434K(1056768K)], 0.0047613 secs][Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs]

该日志为四个部分：