一次让人难以忘怀的排查频繁Full GC过程

我们的Java应用因频繁FULL GC导致性能降低很多，经过多人的定位也没有结论，于是我自主请命，经过一天的研究终于搞定了，现把经验与大家共享，相关的gc日志如下：

4.758: [Full GC [PSYoungGen: 464K->0K(71936K)] [PSOldGen: 37949K->33994K(68672K)] 38413K->33994K(140608K) [PSPermGen: 33221K->33221K(66560K)], 0.1887540 secs] [Times: user=0.20 sys=0.00, real=0.19 secs]

32.324: [Full GC [PSYoungGen: 12025K->0K(176320K)] [PSOldGen: 57570K->65642K(128256K)] 69595K->65642K(304576K) [PSPermGen: 35548K->35548K(76544K)], 0.2467320 secs] [Times: user=0.22 sys=0.02, real=0.25 secs]

50.133: [Full GC [PSYoungGen: 20999K->0K(437248K)] [PSOldGen: 118647K->114524K(198528K)] 139647K->114524K(635776K) [PSPermGen: 49637K->49637K(84224K)], 0.3302180 secs] [Times: user=0.32 sys=0.00, real=0.33 secs]

149.586: [Full GC [PSYoungGen: 44223K->0K(411712K)] [PSOldGen: 190278K->185382K(296064K)] 234501K->185382K(707776K) [PSPermGen: 50674K->50208K(85248K)], 0.6151800 secs] [Times: user=0.62 sys=0.00, real=0.61 secs]

260446.223: [Full GC [PSYoungGen: 31393K->0K(436032K)] [PSOldGen: 1006486K->396428K(1021312K)] 1037880K->396428K(1457344K) [PSPermGen: 61093K->61093K(61440K)], 1.3636610 secs] [Times: user=1.36 sys=0.00, real=1.52 secs]

260630.161: [Full GC (System) [PSYoungGen: 40410K->0K(424768K)] [PSOldGen: 991397K->721859K(1021312K)] 1031808K->721859K(1446080K) [PSPermGen: 61100K->61100K(61440K)], 2.1272130 secs] [Times: user=2.14 sys=0.00, real=2.13 secs]

260720.146: [Full GC (System) [PSYoungGen: 4949K->0K(439360K)] [PSOldGen: 1004066K->833610K(1021312K)] 1009015K->833610K(1460672K) [PSPermGen: 61108K->61108K(61440K)], 2.8408660 secs] [Times: user=2.72 sys=0.10, real=2.84 secs]

260810.150: [Full GC (System) [PSYoungGen: 33459K->0K(463552K)] [PSOldGen: 949989K->245655K(1021312K)] 983448K->245655K(1484864K) [PSPermGen: 61117K->61088K(61184K)], 1.1344010 secs] [Times: user=1.12 sys=0.02, real=1.14
secs]

03430.144: [Full GC (System) [PSYoungGen: 7390K->0K(489024K)] [PSOldGen: 871871K->393481K(976704K)] 879262K->393481K(1465728K) [PSPermGen: 64306K->64295K(64640K)], 1.3848850 secs] [Times: user=1.34 sys=0.06, real=1.38
secs]

403794.982: [Full GC [PSYoungGen: 9352K->0K(454144K)] [PSOldGen: 963758K->426051K(991744K)] 973110K->426051K(1445888K) [PSPermGen: 64298K->64298K(64640K)], 1.3783510 secs] [Times: user=1.32 sys=0.06, real=1.38 secs]

404120.149: [Full GC (System) [PSYoungGen: 6846K->0K(467648K)] [PSOldGen: 943642K->440168K(991744K)] 950489K->440168K(1459392K) [PSPermGen: 64300K->64300K(64640K)], 1.1605070 secs] [Times: user=1.12 sys=0.04, real=1.16 secs]

404466.698: [Full GC [PSYoungGen: 9719K->0K(472768K)] [PSOldGen: 980355K->442899K(1021312K)] 990074K->442899K(1494080K) [PSPermGen: 64303K->64303K(64640K)], 1.1729280 secs] [Times: user=1.14 sys=0.04, real=1.18 secs]

经过日志分析，我找到两个突破点，重点关注红色字体部分的日志，分析过程如下：

1）FULL GC前后Java堆大小有变化；经研究发现是由于Java应用JVM参数XMS设置为默认值，在我们的系统环境下，Hotspot的Xms默认值为50M（-Xms默认是物理内存的1/64）；每次GC时，JVM会根据各种条件调节Java堆的大小，Java堆的取值范围为[Xms, Xmx]。根据以上分析，修改Xms值与Xmx相等，这样就不会因为所使用的Java堆不够用而进行调节，经过测试后发现FULL GC次数从四位数减少至个位数。

2）关键词“System”让我想到了System.gc调用，System.gc调用只是建议JVM执行年老代GC，而年老代GC触发FULL GC，JVM会根据系统条件决定是否执行FULL GC，正因为系统条件不好判断，所以很难构造System.gc调用触发FULL GC，几经周折终于成功，当System.gc触发FULL GC时都会有关键词“（System）”，而　JVM自动触发的FULL GC却不带关键词“（System）”，可以断定是Java应用存在“System.gc”代码。经过本次测试我也发现System.gc的真正含义，通俗言之，“System.gc” 就是FULL
GC触发的最后一根稻草。

从本次分析中，我们可以得出如下的经验：

1）Java应用的jvm参数Xms与Xmx保持一致，避免因所使用的Java堆内存不够导致频繁full gc以及full gc中因动态调节Java堆大小而耗费延长其周期。

2）建议不要调用System.gc或者Runtime.getRuntime().gc，否则本次调用可能会成为“压死骆驼的最后一根稻草”。当然我们可以通过设置jvm参数禁止这种调用生效，但是除非特别有把握该参数有必要添加，否则不推荐这么设置。