【JVM】之 動手模擬 老年代GC

回顧下，對象進入老年代的 4 個常見的時機：

• 躲過15次 GC，年齡達到 15歲時。
• 動態年齡判定規則，如果Survivor區域內年齡1 + 年齡2 + 年齡n 的對象總和大於 Survivor區的50%，此時年齡n以上的對象會進入老年代，不一定要達到15歲
• 如果一次 Young GC後存活對象太多無法放入Survivor區，此時直接計入老年代
• 大對象直接進入老年代

零、背景簡介

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本主題主要研究 動態年齡判定規則

JVM參數如下：

-XX:NewSize=10485760 -XX:MaxNewSize=10485760 -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:PretenureSizeThreshold=10485760 -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -Xloggc:gc.log

• -XX:NewSize=10485760: 新生代 10MB
• -XX:PretenureSizeThreshold=10485760: 老年代 10MB
• -XX:InitialHeapSize=20971520: 堆總大小 20MB
• -XX:MaxTenuringThreshold=15: 只要對象年齡達到15歲纔會直接進入老年代

如圖：

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總代碼如下：

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {

        byte[] array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = null;
        
        byte[] array2 = new byte[128 * 1024];
        
        byte[] array3 = new byte[128 * 1024];
        
        
        array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array3 = new byte[128 * 1024];
        array3 = null;
        
        byte[] array4 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    }
    
}

一、前半部分代碼gc日誌分析

---

public class Demo1 {

    public static void main(String[] args) {

        byte[] array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = null;

        byte[] array2 = new byte[128 * 1024];

        byte[] array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    }
}

GC日誌：

OpenJDK 64-Bit Server VM (25.162-b12) for linux-amd64 JRE (1.8.0_162-8u162-b12-1-b12), built on Mar 15 2018 17:19:50 by "buildd" with gcc 7.3.0
Memory: 4k page, physical 16306976k(1516380k free), swap 2097148k(2067560k free)
CommandLine flags: -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:MaxNewSize=10485760 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:NewSize=10485760 -XX:OldPLABSize=16 -XX:PretenureSizeThreshold=10485760 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC 
0.075: [GC (Allocation Failure) 0.075: [ParNew: 7821K->538K(9216K), 0.0016980 secs] 7821K->538K(19456K), 0.0017680 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
 par new generation   total 9216K, used 2752K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  eden space 8192K,  27% used [0x00000000fec00000, 0x00000000fee297d0, 0x00000000ff400000)
  from space 1024K,  52% used [0x00000000ff500000, 0x00000000ff586948, 0x00000000ff600000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000000ff400000, 0x00000000ff400000, 0x00000000ff500000)
 concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 0K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
 Metaspace       used 3155K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 338K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

（1）分析

1. 連續創建 3個 2MB的數組，最後置null

byte[] array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
array1 = null;

2. byte[] array2 = new byte[128 * 1024];

會在eden區創建一個 128kb 的數組同時由 array2變量來引用

3. byte[] array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];

目前已有 3 × 2MB 和 128KB，這時候再加入 2MB，則會觸發 YoungGC

0.075: [GC (Allocation Failure) 0.075: [ParNew: 7821K->538K(9216K), 0.0016980 secs] 7821K->538K(19456K), 0.0017680 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 

gc過後分配在 Eden 區域內的數組，如下：

這時候Survivor From區裏的 500KB的對象 滿 1歲了。

二、後半部分gc日誌分析

---

用完整代碼：

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {

        byte[] array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array1 = null;
        
        byte[] array2 = new byte[128 * 1024];
        
        byte[] array3 = new byte[128 * 1024];
        
        
        array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array3 = new byte[128 * 1024];
        array3 = null;
        
        byte[] array4 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    }
    
}

GC日誌

OpenJDK 64-Bit Server VM (25.162-b12) for linux-amd64 JRE (1.8.0_162-8u162-b12-1-b12), built on Mar 15 2018 17:19:50 by "buildd" with gcc 7.3.0
Memory: 4k page, physical 16306976k(1914744k free), swap 2097148k(2067560k free)
CommandLine flags: -XX:InitialHeapSize=20971520 -XX:MaxHeapSize=20971520 -XX:MaxNewSize=10485760 -XX:MaxTenuringThreshold=15 -XX:NewSize=10485760 -XX:OldPLABSize=16 -XX:PretenureSizeThreshold=10485760 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC 
0.079: [GC (Allocation Failure) 0.079: [ParNew: 7821K->547K(9216K), 0.0010760 secs] 7821K->547K(19456K), 0.0011336 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
0.080: [GC (Allocation Failure) 0.080: [ParNew: 6829K->0K(9216K), 0.0059605 secs] 6829K->527K(19456K), 0.0060080 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 par new generation   total 9216K, used 2212K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  eden space 8192K,  27% used [0x00000000fec00000, 0x00000000fee290e0, 0x00000000ff400000)
  from space 1024K,   0% used [0x00000000ff400000, 0x00000000ff400000, 0x00000000ff500000)
  to   space 1024K,   0% used [0x00000000ff500000, 0x00000000ff500000, 0x00000000ff600000)
 concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 527K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
 Metaspace       used 3198K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 343K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

（2）分析

1. 看array3

        array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        array3 = new byte[128 * 1024];
        array3 = null;

2. 接着運行byte[] array4 = new byte[2 * 1024 * 1024];

這時候再放 2MB 數組，是放不下的，必然會觸發一次 Young GC

（3）分析 GC日誌

1. 第一次 GC 前面分析過了。

0.079: [GC (Allocation Failure) 0.079: [ParNew: 7821K->547K(9216K), 0.0010760 secs] 7821K->547K(19456K), 0.0011336 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 

2. 第二次 GC

0.080: [GC (Allocation Failure) 0.080: [ParNew: 6829K->0K(9216K), 0.0059605 secs] 6829K->527K(19456K), 0.0060080 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 

ParNew: 6829K->0K(9216K)：
這行日誌表明，這次 GC 之後，新生代直接就沒有對象了。

可知 3 × 2MB數組 和 1 × 128KB的數組，被回收掉了。

如圖：

這時候發現 Surivior區域中的對象都是存貨的，而且總大小超過 50% ，年齡均爲 1歲。

動態年齡判定規則：年齡1 + 年齡2 + 年齡n的對象總大小超過了 Survivor區域的 50%，年齡n以上的對象進入老年代。

然而這裏的對象都是 年齡1, 所以直接全部進入老年代。

如圖：

concurrent mark-sweep generation total 10240K, used 527K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
這行日誌，表明：
CMS管理的老年代，此時使用空間剛好是 500KB多，證明了Survivor裏的對象觸發了動態年齡判定規則，雖然沒有達到 15歲，但是全部進入老年代了。

最後 array4變量引用的 2MB的數組，此時會被分配到 Eden區域

如圖：