先推荐一篇好文
最近写了几篇关于GC的文章，主要是因为线上有一些关于GC的问题，所以想顺便总结一波，梳理一下GC的一些知识点和排查思路。
之前有读者留言说能不能写一篇实战经验方面的，这不就来了吗~
我们项目上用到的主要还是CMS + ParNew的组合。所以重点看的资料也是这方面的。
在学习的过程中，也拜读了美团技术团队的这篇文章《Java中9种常见的CMS GC问题分析与解决》。这篇文章质量非常高，从理论知识，源码分析，到常见的GC问题案例，囊括了分析路径、根因、调优策略等等内容，非常详尽且全面，尤其是最后部分的处理流程SOP和根因鱼骨图，非常nice。墙裂推荐，值得一读！！！
知道大家喜欢现成的，所以我手动copy了这两张图过来，有需要的自取：
GC问题案例
我遇到的案例可能没有上面文章作者那么丰富，但也是真实遇到的几个案例，所以借这篇文章分享出来，大家可以参考参考，避免踩类似的坑。
案例1 Young GC频繁
之前有个任务会频繁地重复调用一个接口。所以用guava cache做了一个简单的内存缓存。结果上线后发现经常收到Young GC频繁的告警，时间跟这个任务的启动时间也比较吻合。
通过监控看到的GC图大概是这样：
可以看到，Young GC的次数会在某一个时间点飙升。同时伴随着Old区域内存快速升高，最后会触发一次Full GC。
根据这个情况，可以肯定的是由于本次代码改动引起的。通过Heap Dump分析后发现，占用内存较大的是一个guava cache的Map对象。
查找代码发现，使用guava cache的时候，没有设置最大缓存数量和弱引用，而是设置了一个几分钟的过期时间。而这个任务的量又比较大，到线上后很快就缓存了大量的对象，导致频繁触发Young GC，但又由于有引用GC不掉（这个从Survivor区的内存大小图像可以推测），所以慢慢代数比较多的对象就晋升到了老年代，后面老年代内存到达一定阈值引发Full GC。
后面通过设置最大缓存数量解决了这个问题。又积累了一个宝贵的经验，完美！
案例2 Young GC和Old GC都频繁
在线上灰度环境中发现收到Young GC和Old GC频繁的告警。监控看到的GC图大概长这样：
根据GC图大概可以看出来，Young GC和Old GC都非常频繁，且每次都能回收走大量的对象。那可以简单地推测：确实是产生了大量的对象，且极有可能有一部分大对象。小对象引发的Young GC频繁，而大对象引发了Old GC频繁。
排查下来也是一段代码引起的。对于一个查询和排序分页的SQL，同时这个SQL需要join多张表，在分库分表下，直接调用SQL性能很差，甚至超时。于是想了个比较low的办法：查单表，把所有数据查出来，在内存排序分页。用了一个List来保存数据，而有些数据量大，造成了这个现象。用Heap Dump分析，也印证了这个猜测，List类型的对象占用了大量的空间。
案例3 接口线程池满和Full GC
这是一个报接口线程池满的问题。但每次都会在同一时间Full GC。监控图大概长这样：
从时间上来看，先是Java线程数量飙升，然后触发Full GC。后面重启后，Java线程数量恢复正常水位。
这里涉及到一个冷知识：一个Java线程默认会占用多少内存？
这个参数可以控制： -XX:ThreadStackSize。在64 位的Linux下, 默认是1 MB（这个说法也不全对，还是取决于栈深度）。Java 11对这个有一个优化，可以减少内存占用。
排查下来根因是这个应用还是使用的Log4j 1，而Log4j 1有性能问题，在高并发下，下面这段代码的同步块可能会引起大量线程阻塞：
void callAppenders(LoggingEvent event) {
int writes = 0;
for(Category c = this; c != null; c=c.parent) {
// Protected against simultaneous call to addAppender, removeAppender,...
synchronized(c) {
if(c.aai != null) {
writes += c.aai.appendLoopOnAppenders(event);
}
if(!c.additive) {
break;
}
}
}
if(writes == 0) {
repository.emitNoAppenderWarning(this);
}
}
解决办法就是减少日志打印，升级日志框架到Log4j 2或者Logback。
案例4 应用启动时Full GC频繁
这个是较早的一个案例了，GC图已经找不到了。
但引发Full GC频繁的大概就这几种可能性：
- 调用System.gc()
- Old区空间不足
- 永久代/元空间满
根据代码和GC图排除了前面两种可能性，那就是元空间满了。在Java 8中，XX:MaxMetaspaceSize是没有上限的，最大容量与机器的内存有关；但是XX:MetaspaceSize是有一个默认值的：21M。而如果应用需要进元空间的对象较多（比如有大量代码），就会频繁触发Full GC。解决办法是可以通过JVM参数指定元空间大小：-XX:MetaspaceSize=128M。
总结
可以看到上面的大多数案例都是代码改动或者应用框架引起的。一般公司内都会有默认的一套JVM参数，真正需要JVM参数调优解决问题的case其实是比较少的。
而且有时候GC问题可能并不是问题的根源，有可能是其它问题引发的GC问题，在实际排查的时候要根据日志及时间线去判断。
至于怎么去判断是否“频繁”和“耗时长”？虽然有一些公式计算，但我觉得只要不影响现有的业务，那就是可以接受的。而如果某个应用的GC表现明显不同于以往的平均水平，或者其它相似应用的水平，那就有理由怀疑是不是存在GC问题了。
很多时候GC问题不充分的压测是测试不出来的，而压测成本又比较大。经常会在线上灰度发布中观察到，所以需要在灰度发布的时候密切观察系统的监控和告警。如果有条件，可以上红蓝部署，降低风险。
GC问题还是蛮复杂的，需要大量的经验和理论知识。遇到之后可以总结分析一下根因，平时也可以看看其他人的博客，吸取经验，这样就能不断完善自己的知识体系。
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