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频繁 Full GC 排查

问题​

线上服务频繁触发 Full GC，接口 RT 飙升甚至超时，如何排查和解决？

答案​

Full GC 的影响​

  • STW（Stop The World）：Full GC 时所有业务线程暂停
  • G1 一次 Full GC 可能几秒到几十秒
  • 频繁 Full GC → 接口频繁超时 → 服务不可用

排查流程​

第一步：确认 GC 频率和原因​

jstat 查看 GC 频率
# 每秒打印一次 GC 统计
jstat -gcutil <pid> 1000

#  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC   YGCT    FGC   FGCT
# 0.00  45.23  78.12  95.67  92.34  88.90   234   3.456   45   98.765
#                      ↑ 老年代使用率 95%              ↑ Full GC 45 次

# 每分钟多次 Full GC 就是频繁了

第二步：分析 GC 日志​

JVM GC 日志参数（JDK 11+）
-Xlog:gc*:file=gc.log:time,level,tags:filecount=5,filesize=100m
GC 日志关键信息
[2024-01-15T10:23:45] GC(1234) Pause Full (Allocation Failure)
[2024-01-15T10:23:45] GC(1234) Old: 3800M -> 3750M (4096M)  ← 回收了才 50M！
[2024-01-15T10:23:48] GC(1234) Pause Full 3.2s               ← STW 3.2 秒
关键判断

Full GC 后老年代从 3800M 只降到 3750M = 几乎没回收 → 大概率内存泄漏。

常见原因与解决​

原因 1：大对象直接进入老年代​

问题：大数组/大集合直接分配到老年代
// 每次请求创建 5MB 的临时数据
byte[] buffer = new byte[5 * 1024 * 1024]; // 超过阈值直接进老年代

解决：

  • 减小 -XX:PretenureSizeThreshold（仅 Serial / ParNew 有效）
  • 增大 Young 区：-Xmn 或调整 -XX:NewRatio
  • 优化代码避免大对象

原因 2：Young 区太小导致过早晋升​

调整新生代大小
# 增大新生代，让对象在 Young 区就被回收
-Xmn2g

# 或调整比例（默认 NewRatio=2，即 Old:Young = 2:1）
-XX:NewRatio=1  # Old:Young = 1:1

原因 3：内存泄漏​

老年代持续增长，Full GC 回收效果差。参见 内存泄漏排查。

原因 4：Metaspace 触发 Full GC​

# 增大元空间（默认无上限，但某些数据框架会设置）
-XX:MaxMetaspaceSize=512m

# 监控元空间
jstat -gcmetacapacity <pid>

原因 5：System.gc() 显式调用​

// 某些框架（如 NIO / RMI）会调用 System.gc()
System.gc();  // 触发 Full GC

// 可以禁用
-XX:+DisableExplicitGC

GC 调优常用参数​

G1 GC 调优
# 堆大小
-Xms4g -Xmx4g                  # 初始=最大，避免动态扩缩

# G1 停顿时间目标
-XX:MaxGCPauseMillis=200        # 目标停顿 200ms

# 老年代触发混合回收阈值
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45  # 老年代占 45% 时触发 Mixed GC

# Region 大小
-XX:G1HeapRegionSize=8m

Arthas 在线排查​

Arthas 快速排查
# 查看 JVM 内存概况
dashboard

# 查看 GC 信息
jvm | grep gc

# 内存对象统计
memory

常见面试问题​

Q1: Full GC 和 Young GC 的区别？​

答案：

Young GC (Minor GC)Full GC (Major GC)
范围新生代整个堆 + 元空间
频率高（秒级）低（应尽量避免）
耗时短（毫秒级）长（秒级）
触发Eden 满老年代满 / 元空间满 / System.gc()

Q2: 什么情况下对象会直接进入老年代？​

答案：

  1. 大对象（超过 -XX:PretenureSizeThreshold）
  2. 年龄达到阈值（默认 15，-XX:MaxTenuringThreshold）
  3. Survivor 区装不下的对象
  4. 动态年龄判断：某个年龄以上的对象总大小超过 Survivor 一半

详见 垃圾回收算法。

Q3: CMS 和 G1 Full GC 有什么区别？​

答案：

  • CMS Full GC：Serial Old 单线程回收，非常慢
  • G1 Full GC：JDK 10 之前单线程，之后多线程，但仍应尽量避免
  • 生产建议用 G1（JDK 11+ 默认），高吞吐场景可考虑 ZGC

详见 垃圾收集器。

相关链接​