JAVA ZGC相关GC日志详情分析

可以通过设置 -Xlog:gc*:gc.log 选项以开启 ZGC 日志。其中 "gc*" 意为打印所有 tag 中以 "gc" 开头的日志，"gc.log" 为日志存储路径。

下面以 AutoMQ 在实际运行时的一次 GC 为例，按照不同的 log tag，解释 ZGC 日志的含义。

"gc,start"，"gc,task"，"gc"

[gc,start    ] GC(100) Garbage Collection (Timer)
[gc,task     ] GC(100) Using 1 workers
...
[gc          ] GC(100) Garbage Collection (Timer) 2240M(36%)->1190M(19%)

•  第 1 行标志了一次 GC 的开始，是进程启动后的第 100 次（从 0 开始计数）GC，触发原因为 "Timer"。ZGC 可能的触发条件有：

  Warmup：ZGC 首次启动后的预热。

  Allocation Rate：由 ZGC 内部自适应的 GC 频率算法触发。如前文所述，其敏感度受 -XX:ZAllocationSpikeTolerance 控制。

  Allocation Stall：在分配对象时，堆可用内存不足时触发。这会导致部分线程阻塞，应尽可能避免该场景。

  Timer：当 -XX:ZCollectionInterval 配置不为 0 时，定时触发的 GC。

  Proactive：当应用程序空闲时由 ZGC 主动触发，受 -XX:+ZProactive 控制。

  System.gc()：在代码中显式调用System.gc()时触发。

  Metadata GC Threshold：元数据空间不足时触发。

• 第 2 行意为该次 GC 使用了 1 个并发线程，受 -XX:ConcGCThreads 与 -XX:+UseDynamicNumberOfGCThreads 控制。

• 最后 1 行标志了一次 GC 的开始，GC 开始前堆中占用的内存为 2240M，占堆总大小的 36%；GC 完成后为 1190M，占 19%。

"gc,phases"

[gc,phases   ] GC(100) Pause Mark Start 0.005ms
[gc,phases   ] GC(100) Concurrent Mark 1952.113ms
[gc,phases   ] GC(100) Pause Mark End 0.018ms
[gc,phases   ] GC(100) Concurrent Mark Free 0.001ms
[gc,phases   ] GC(100) Concurrent Process Non-Strong References 79.422ms
[gc,phases   ] GC(100) Concurrent Reset Relocation Set 0.066ms
[gc,phases   ] GC(100) Concurrent Select Relocation Set 12.019ms
[gc,phases   ] GC(100) Pause Relocate Start 0.009ms
[gc,phases   ] GC(100) Concurrent Relocate 149.037ms

记录了 ZGC 各个阶段的耗时，其中 "Pause" 与 "Concurrent" 分别标识了 STW 阶段与并发阶段。每次 GC 会存在 3 个 "Pause" 阶段，应主要关注它们的耗时。

• "gc,load"，

[gc,load     ] GC(100) Load: 2.74/2.02/1.54

记录了过去 1 分钟、5 分钟、15 分钟的平均负载，即系统的平均活跃进程数。

• "gc,mmu"

[gc,mmu      ] GC(100) MMU: 2ms/93.9%, 5ms/97.6%, 10ms/98.8%, 20ms/99.4%, 50ms/99.7%, 100ms/99.9%

记录了 GC 期间的最小可用性（Minimum Mutator Utilization）。以本次 GC 为例，在任何连续的 2ms 的时间窗口中，应用至少能使用 93.9% 的 CPU 时间。

"gc,ref"

[gc,ref      ] GC(100) Soft: 6918 encountered, 0 discovered, 0 enqueued
[gc,ref      ] GC(100) Weak: 8835 encountered, 1183 discovered, 4 enqueued
[gc,ref      ] GC(100) Final: 63 encountered, 3 discovered, 0 enqueued
[gc,ref      ] GC(100) Phantom: 957 encountered, 882 discovered, 0 enqueued

记录了 GC 期间不同类型的引用对象的处理情况。各字段含义如下：

• "Soft"：软引用（SoftReference）。软引用对象会在内存不足时被回收。

• "Weak"：弱引用（WeakReference）。弱引用对象只要被垃圾收集器发现，就会被回收。

• "Final"：终结引用（FinalReference）。终结引用允许对象在被垃圾回收之前执行一些特定的清理操作。

• "Phantom"：幽灵引用（PhantomReference）。幽灵引用通常用于确保对象被完全回收后才执行某些操作，它比终结引用提供了更精确的控制。

• "encountered"：GC 期间遇到的引用对象的数量。

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