【转】深入理解Major GC, Full GC, CMS

时间：2024-08-11 19:04:14

声明：本文转自http://blog.****.net/iter_zc/article/details/41825395，转载务必声明。

很多人都分不清Major GC, Full GC的概念，事实上我查了下资料，也没有查到非常精确的Major GC和Full GC的概念定义。分不清这两个概念可能就会对这个问题疑惑：Full GC会引起Minor GC吗？

经过一系列的查找和对JVM表现的分析，基本可以给Full GC和Major GC下一个定义了，这篇说一说概念和理由。

这篇文章Major GCs – Separating Myth from Reality 基本讨论的也是这个问题，但是它没有给出实际的证明。

我们可以认为Major GC == Full GC，他们是一个概念，就是针对老年代/永久代进行GC。因为取名叫Full就会让人疑惑，到底会不会先Minor GC。事实上Full GC本身不会先进行Minor GC，我们可以配置，让Full GC之前先进行一次Minor GC，因为老年代很多对象都会引用到新生代的对象，先进行一次Minor GC可以提高老年代GC的速度。比如老年代使用CMS时，设置CMSScavengeBeforeRemark优化，让CMS remark之前先进行一次Minor GC。

弄清楚了Full GC本意单纯就是针对老年代了之后，我们再进一步深入理解Full GC的含义。因为CMS主要可以分为initial mark(stop the world), concurrent mark, remark(stop the world), concurrent sweep几个阶段，其中initial mark和remark会stop the world。

在这篇聊聊JVM（二）说说GC的一些常见概念 我们说了一次CMS至少会给Full GC的次数 + 2，因为Full GC的次数是按照老年代GC时stop the world的次数而定的。

再来看Full GC的Time的定义，可以理解它也指的是老年代GC时stop the world的时间。我们看一个实例来证明一下。

这段日志是我从一个tomcat的JVM GC日志中抓取的，老年代使用了CMS收集器

[html] view plain copy
  1. .07 .00, .07 secs]</span></strong>
  2. 2014-12-08T17:24:18.586+0800: 77443.398: [CMS-concurrent-mark-start]
  3. .80 .07, .30 secs]
  4. 2014-12-08T17:24:19.890+0800: 77444.702: [CMS-concurrent-preclean-start]
  5. .02 .00, .02 secs]
  6. 2014-12-08T17:24:19.906+0800: 77444.718: [CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
  7. .03 .09, .27 secs]
  8. 2014-12-08T17:24:25.187+0800: 77449.999: [GC[YG occupancy: 749244 K (2867200 K)]77450.000: [Rescan (parallel) , 0.0276780 secs]77450.028: [weak refs processing, 0.2029030 secs]
  9. .43 .00, .23 secs</strong></span>]
  10. 2014-12-08T17:24:25.424+0800: 77450.236: [CMS-concurrent-sweep-start]
  11. .61 .05, .00 secs]
  12. 2014-12-08T17:24:27.421+0800: 77452.233: [CMS-concurrent-reset-start]
  13. .01 .00, .01 secs]
  14. .06 .00, .07 secs</strong></span>]
  15. 2014-12-09T12:45:05.613+0800: 147090.425: [CMS-concurrent-mark-start]
  16. .77 .03, .23 secs]
  17. 2014-12-09T12:45:06.849+0800: 147091.661: [CMS-concurrent-preclean-start]
  18. .02 .00, .02 secs]
  19. 2014-12-09T12:45:06.862+0800: 147091.674: [CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
  20. .04 .10, .01 secs]
  21. 2014-12-09T12:45:11.882+0800: 147096.694: [GC[YG occupancy: 815312 K (2867200 K)]147096.695: [Rescan (parallel) , 0.0476710 secs]147096.743: [weak refs processing, 0.1565260 secs]
  22. .48 .00, .20 secs</strong></span>]
  23. 2014-12-09T12:45:12.091+0800: 147096.903: [CMS-concurrent-sweep-start]
  24. .43 .04, .99 secs]
  25. 2014-12-09T12:45:14.078+0800: 147098.890: [CMS-concurrent-reset-start]
  26. .00 .00, .01 secs]

我把CMS的initial mark和remark的日志都标记了。

我们可以看到总共发生了两次CMS，所以Full GC的次数应该是4

Full GC的时间 = 0.07 secs(第一次initial mark)+ 0.23 secs(第一次remark) + 0.07 secs(第二次initial mark) + 0.20 secs(第二次remark) = 0.57s

用jstat -gc 得到的时间Full GC的次数和时间也是吻合的。

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所以jstat是Java官方提供的工具，所以我们可以说得出的结论是和官方的一致的。

下面是Visual GC的截图，看Old Gen的统计数据： 4 collections, 576.421ms

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再来看一个更加直接的例子，从OpenJDK里面找线索：

这段代码来自openjdk/hotspot/src/share/vm/services/memoryService.cpp，从代码中可以看到JVM使用了一个_fullGC的布尔值来表示是否是Full GC

DefNew, ParNew, ASParNew都是新生代的收集器算法，当使用它们时，_fullGC = false

MarkSweepCompact(Serial Old收集器)， ConcurrentMarkSweep(CMS), ASConcurrentMarkSweep时_fullGC = true。所以只有收集老年代的时候，才算Full GC

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我们可以安全的说：

1. Full GC == Major GC指的是对老年代/永久代的stop the world的GC

2. Full GC的次数 = 老年代GC时 stop the world的次数

3. Full GC的时间 = 老年代GC时 stop the world的总时间

4. CMS 不等于Full GC，我们可以看到CMS分为多个阶段，只有stop the world的阶段被计算到了Full GC的次数和时间，而和业务线程并发的GC的次数和时间则不被认为是Full GC

我们可以看到正常的CMS的stop the world的时间很短，都是在几十到几百ms的级别，对Full GC的时间影响很小。但是有时候我们用jstat看到的Full GC的时间很长。比如下面这个例子，和上面的Tomcat是同一个应用，只是是我调优之前的数据。

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我们看到调优之前的Full GC的评价时间 = 1188 / 223 = 5秒，也就是说单次Full GC的stop the world的时间达到了5s! 进一步分析日志，得到如下日志：

[html] view plain copy
  1. 54090.152: [Full GC (System) 54090.153: [CMS: 1211220K->1428569K(4096000K), 5.4936890 secs] 3483935K->1428569K(7168000K),
  2. .50 .00, .50 secs]
  3. 57696.218: [Full GC (System) 57696.219: [CMS: 1513461K->1213731K(4096000K), 4.7293810 secs] 3283076K->1213731K(7168000K),
  4. .73 .00, .74 secs]
  5. 61301.483: [Full GC (System) 61301.484: [CMS: 1288630K->968887K(4096000K), 4.5720170 secs] 2466308K->968887K(7168000K),
  6. .57 .00, .57 secs]
  7. 64906.588: [Full GC (System) 64906.590: [CMS: 1026456K->1568407K(4096000K), 5.0347600 secs] 3769961K->1568407K(7168000K),
  8. .02 .00, .04 secs]
  9. 68512.160: [Full GC (System) 68512.161: [CMS: 1631217K->838700K(4096000K), 4.7239290 secs] 2552874K->838700K(7168000K),
  10. .72 .00, .72 secs]
  11. 72117.421: [Full GC (System) 72117.423: [CMS: 905025K->1529502K(4096000K), 5.3562640 secs] 3556285K->1529502K(7168000K),
  12. .36 .00, .36 secs]

我们看到是System.gc引起的Full GC，而老年代的GC时间到达了5秒多，它显示的是CMS，但是实际上不是CMS并发的收集器，而是CMS发生了concurrent mode fail之后退化成了Serial Old收集器，它是单线程的标记-压缩收集器，所以耗时非常的长。

最后再次强调一下结论:

1. Full GC == Major GC指的是对老年代/永久代的stop the world的GC

2. Full GC的次数 = 老年代GC时 stop the world的次数

3. Full GC的时间 = 老年代GC时 stop the world的总时间

4. CMS 不等于Full GC，我们可以看到CMS分为多个阶段，只有stop the world的阶段被计算到了Full GC的次数和时间，而和业务线程并发的GC的次数和时间则不被认为是Full GC

5. Full GC本身不会先进行Minor GC，我们可以配置，让Full GC之前先进行一次Minor GC，因为老年代很多对象都会引用到新生代的对象，先进行一次Minor GC可以提高老年代GC的速度。比如老年代使用CMS时，设置CMSScavengeBeforeRemark优化，让CMS remark之前先进行一次Minor GC。

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