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Hotspot GC研发工程师也许漏掉了一块逻辑原创

1年前
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概述

今天要说的这个问题,是我经常面试问的一个问题,只是和我之前排查过的场景有些区别,属于另外一种情况。也许我这里讲了这个之后,会成为不少公司JVM必问之题,所以本文还是值得大家好好看看的,相信也会让你很有收获,我把这个问题简单归纳为Hotspot GC研发工程师也许漏掉了一块逻辑。

如下图所示,在上一次YGC之后,from space的使用率是12%,但是在下一次YGC准备发生的时候,发现from space的使用率变成了99%。

image.png

OK,看到这里,请停下来思考10秒钟,想想这个现象是否正常。

  • 如果你觉得这个现象不正常,说明你对JVM内存分析有一定的理解,但还是没有完全理解。

  • 如果你觉得这个现象没问题,绝大部分说明你对JVM内存分配还不够熟悉,极少部分情况说明你对它已经非常熟悉了,对它实现上的优缺点都了如指掌了。

那请问你是属于哪种呢?

其实简化下来的问题就是:

非GC过程中,新创建的对象可能在from space里分配吗?

JVM内存分配

JVM内存分配说简单也简单,说复杂也复杂,不过我这里不打算说很细,因为要扯开讲,基本可以讲几个小时,我这里只挑大家熟知的来聊。暂时把大家归结为上面的第一种情况。

大家知道Java Heap主要由新生代和老生代组成,而新生代又分别由eden+s0(from space)+s1(to space)构成,通常情况下s0或者s1有一块是空的,主要用来做GC copy。

当我们创建一个对象的时候,会申请分配一块内存,这块内存主要在新生代里分配,并且是在eden里分配,当然某些特殊情况可以直接到老生代去分配,按照这种规则,正常情况下怎么也轮不到到from space去分配内存,因此在上次GC完之后到下次GC之前不可能去from space分配内存。

事实是怎样呢

那到底是不是这样呢?从上面的GC日志来看显然不是这样,我之前有过一次经验是这种情况和GC Locker有关,当时在群里要美团的同学把后面的日志发全一点验证下,结果比较意外,不是我之前碰到的情况,因此我要了整个完整的GC日志,下面简单描述下我对这个问题的思考过程。

我拿到GC日志后,第一件事就是找到对应的GC日志上下文,这种诡异的现象到底是偶尔发生的还是一直存在,于是我整个日志搜索from space 409600K, 99%,找到第一次情况发生的位置,发现并不是一开始就有这种情况的,而是到某个时候才开始有,并且全部集中在中间某一段时间里,那我立马看了下第一次发生的时候的上下文,发现之前有过一次Full GC和一次CMS GC

image.png

再找了最后一次发生的时候后面的情况

image.png

发现也有次Full GC,那综合这两种情况,我基本得出了一个大致的结论,可能和Full GC有关。

源码验证

带着疑惑我开始找相关源码来验证,因为我知道有从from space分配的情况,于是直接找到了对应的方法

image.png

从上面的代码我们可以做一些分析,首先从日志上我们排除了GC Locker的问题,如果是GC Locker,那在JDK8下默认会打印出相关的cause,但是实际上gc发生的原因是因为分配失败所致,于是重点落在了should_allocate_from_space

bool should_allocate_from_space() const {
    return _should_allocate_from_space;
}

那接下来就是找什么地方会设置这个属性为true,找到了以下源码

image.png

这是gc发生之后的一些处理逻辑,并且是full为true的情况,那意味着肯定是Full GC发生之后才有可能设置这个属性set_should_allocate_from_space(),并且也只有在Full GC之后才可能清理这个属性clear_should_allocate_from_space(),那基本就和我们的现象吻合了。

那是不是所有的Full GC发生之后都会这样呢,从上面的代码来看显然不是,只有当!collection_attempt_is_safe() && !_eden_space->is_empty()为true的时候才会有这种情况,这里我简单说下可能的场景,当我们因为分配内存不得已发生了一次Full GC的时候,发现GC效果不怎么样,甚至eden里还有对象,老生代也基本是满的,老生代里的内存也不足以容纳eden里的对象,此时就会发生上面的情况。

不过随着时间的推移,有可能接下来有好转,比如做一次CMS GC或许就能把老生代的一些内存释放掉,那其实整个内存就又恢复了正常,但是这带来的一个问题就是发现后面经常会发生从from space里分配内存的情况,也就是我们这次碰到的问题,直到下次Full GC发生之后才会解封,所以我们哪怕执行一次jmap -histo:live也足以解封。

GC研发工程师漏掉的逻辑?

那这样其实带来了一个新的问题,那就是会让更多的对象尽快晋升到老生代,这会促使老生代GC变得相对比较频繁,我感觉这其实应该算是JVM的一个bug,或许更应该说是GC研发工程师不小心漏掉了一块逻辑。

我觉得一个合理的做法是如果后面有CMS GC,那在CMS GC之后,应该主动clear_should_allocate_from_space(),也就是在CMS GC的sweep阶段执行完之后执行上面的逻辑,这样就会有一定保证,事实上,我们从sweep的源码里也看到了部分端倪,最后调用了gch->clear_incremental_collection_failed(),所以我个人以为是Hotspot GC开发的同学忘记做这件事情了,只需要在gch->clear_incremental_collection_failed()后面调用新生代的clear_should_allocate_from_space()即可解决此类问题

image.png

结语

至此应该大家知道问题答案了,实际上是可能在from space里直接分配对象的,但是现在的实现可能存在一些问题会导致老生代GC变得频繁。

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