jmx的垃圾回收器次数揭秘

对于jmx提供的垃圾回收器的次数，很多人的疑问点都是老年代的回收次数是否等于FGC的次数。下面我们就围绕这个问题来进行分析。

jmx的提供以及用法

api介绍

public interface GarbageCollectorMXBean extends MemoryManagerMXBean {
    public long getCollectionCount();
    public long getCollectionTime();
}

jmx提供了gc次数和gc时间的接口。他们分别返回gc总次数以及gc总时间。

for (GarbageCollectorMXBean garbageCollector : ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans()) {  
	//todo
}  

使用方式也比较简单。

认识垃圾回收器名称

  static GCMemoryManager* get_copy_memory_manager();//Copy
  static GCMemoryManager* get_parnew_memory_manager();//ParNew
  static GCMemoryManager* get_g1YoungGen_memory_manager();//G1 Young Generation
  static GCMemoryManager* get_psScavenge_memory_manager();//PS Scavenge
  static GCMemoryManager* get_psMarkSweep_memory_manager();//PS MarkSweep
  static GCMemoryManager* get_g1OldGen_memory_manager();//G1 Old Generation
  static GCMemoryManager* get_msc_memory_manager();//MarkSweepCompact
  static GCMemoryManager* get_cms_memory_manager();//ConcurrentMarkSweep

以上就是列举jdk1.8中的垃圾回收器以及名字，前面4个是年轻代的。后面4个是老年代的。hotspot在1.8中还都是分代回收。所以jvm启动后会带有2个垃圾回收器。需要根据名字来获取对应的数据。

查看数据来源

以上的manager都是GCMemoryManager的子类。时间和次数都在父类的成员变量中，接下来的逻辑基本都是在父类中实现的。子类主要是提供名字的和算法种类。

void MemoryService::gc_end(bool fullGC, bool recordPostGCUsage,
                           bool recordAccumulatedGCTime,
                           bool recordGCEndTime, bool countCollection,
                           GCCause::Cause cause) {

  GCMemoryManager* mgr;
  if (fullGC) {
    mgr = (GCMemoryManager*) _major_gc_manager;
  } else {
    mgr = (GCMemoryManager*) _minor_gc_manager;
  }
  assert(mgr->is_gc_memory_manager(), "Sanity check");

  // register the GC end statistics and memory usage
  mgr->gc_end(recordPostGCUsage, recordAccumulatedGCTime, recordGCEndTime,
              countCollection, cause);
}

这里有个判定，是fullgc的时候就会使用老年代垃圾回收器，次数和时间增加的逻辑就在 mgr->gc_end中。MemoryService::gc_end的调用也是很有意思的,写在了析构函数中。

TraceMemoryManagerStats::~TraceMemoryManagerStats() {
  MemoryService::gc_end(_fullGC, _recordPostGCUsage, _recordAccumulatedGCTime,
                        _recordGCEndTime, _countCollection, _cause);
}

现在问题就转变成什么时候生成TraceMemoryManagerStats的对象（对象销毁就会调用析构函数）。下面我们开始跟踪老年代的调用次数

MarkSweepCompact

void GenCollectedHeap::do_collection(bool  full,
                                     bool   clear_all_soft_refs,
                                     size_t size,
                                     bool   is_tlab,
                                     int    max_level) {
...
        TraceMemoryManagerStats tmms(_gens[i]->kind(),gc_cause());
...

}

msc就是老年代回收的时候，调用一次。是fullgc的次数。

PS MarkSweep

PS MarkSweep是垃圾回收器的名称，但是他有两种算法

psMarkSweep

单线程回收

bool PSMarkSweep::invoke_no_policy(bool clear_all_softrefs) {
...
 TraceMemoryManagerStats tms(true /* Full GC */,gc_cause);
...
}

psParallelCompact

多线程回收

bool PSParallelCompact::invoke_no_policy(bool maximum_heap_compaction) {
...
 TraceMemoryManagerStats tms(true /* Full GC */,gc_cause);
...
}

也在老年代垃圾回收器fullgc时进行增加次数

cms

TraceCMSMemoryManagerStats::TraceCMSMemoryManagerStats(CMSCollector::CollectorState phase, GCCause::Cause cause): TraceMemoryManagerStats() {

  switch (phase) {
    case CMSCollector::InitialMarking:
      initialize(true  /* fullGC */ ,
                 cause /* cause of the GC */,
                 true  /* recordGCBeginTime */,
                 true  /* recordPreGCUsage */,
                 false /* recordPeakUsage */,
                 false /* recordPostGCusage */,
                 true  /* recordAccumulatedGCTime */,
                 false /* recordGCEndTime */,
                 false /* countCollection */  );
      break;

    case CMSCollector::FinalMarking:
      initialize(true  /* fullGC */ ,
                 cause /* cause of the GC */,
                 false /* recordGCBeginTime */,
                 false /* recordPreGCUsage */,
                 false /* recordPeakUsage */,
                 false /* recordPostGCusage */,
                 true  /* recordAccumulatedGCTime */,
                 false /* recordGCEndTime */,
                 false /* countCollection */  );
      break;

    case CMSCollector::Sweeping:
      initialize(true  /* fullGC */ ,
                 cause /* cause of the GC */,
                 false /* recordGCBeginTime */,
                 false /* recordPreGCUsage */,
                 true  /* recordPeakUsage */,
                 true  /* recordPostGCusage */,
                 false /* recordAccumulatedGCTime */,
                 true  /* recordGCEndTime */,
                 true  /* countCollection */  );
      break;

    default:
      ShouldNotReachHere();
  }
}

cms就比较奇特了，他的+1条件有3种，InitialMarking，FinalMarking，Sweeping。

foreground

void CMSCollector::collect_in_foreground(bool clear_all_soft_refs, GCCause::Cause cause) {
        checkpointRootsInitial(false);
...
        checkpointRootsFinal(false, clear_all_soft_refs,
                             init_mark_was_synchronous);
···
	     sweep(false);   
···
}

在foreground模式下，3中情况都有调用，也是就说一次完整的foreground会造成垃圾器次数+3。不过这种情况触发条件还是比较苛刻的。

background

void CMSCollector::collect_in_background(bool clear_all_soft_refs, GCCause::Cause cause) {
	...
	 sweep(true);
	 ...
}

background模式下只有一处调用。也就是说正常的cms回收，老年代垃圾回收器是+1的。

G1

bool G1CollectedHeap::do_collection(bool explicit_gc,
                                    bool clear_all_soft_refs,
                                    size_t word_size) {
...
 TraceMemoryManagerStats tms(true /* Full GC */,gc_cause);
...
}

G1的fullgc的时候老年代回收器会+1。这么没有mixed的事情，也就是说，只要参数设置合理，G1基本上是看不到老年代回收次数的。

总结

以上展示了各种老年代垃圾回收器jmx回收次数的采集。我们可以发现除了cms外，老年代垃圾回收的采集次数就是fullgc的次数。cms的老年代垃圾回收器的次数和jstat的fgc的值也是对不上的。需要根据gc日志来进行分析，不要单纯的看回收次数。