CentOS Java日志中GC日志解读方法

CentOS 上 Java GC 日志解读方法

一 启用与收集 GC 日志

• 常用参数（适用于 JDK 8 及多数版本）
  • 基础与滚动：
    • -verbose:gc
    • -XX:+PrintGCDetails（包含 PrintGC）
    • -XX:+PrintGCTimeStamps（相对 JVM 启动的时间戳）
    • -XX:+PrintGCDateStamps（日期时间格式）
    • -Xloggc:/var/log/your-app/gc.log
    • -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=20M
  • 停顿与对象年龄：
    • -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime（打印 STW 停顿）
    • -XX:+PrintTenuringDistribution（对象年龄分布）
  • 示例（放在 JAVA_OPTS 或 systemd 的 ExecStart 中）：
    • -Xms4g -Xmx4g -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/var/log/your-app/gc.log -XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=20M -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -XX:+PrintTenuringDistribution
• Tomcat 场景
  • 编辑 bin/catalina.sh，在 JAVA_OPTS 中追加上述参数，重启 Tomcat 后日志将输出到指定文件（如 /usr/local/tomcat/logs/tomcat_gc.log）。
• 注意
  • 指定的日志目录必须存在，否则 JVM 不会输出 GC 日志。
  • 滚动日志默认从 gc.log.0.current 开始写入，按大小滚动并循环覆盖，注意保留足够历史以便排查。

二 通用日志结构与字段含义

• 基本格式
  • 时间戳前缀：如 33.125:（相对启动秒数）或 2014-02-28T11:59:00.638+0800: 766.537:（日期时间）
  • 停顿类型：[GC] 或 [Full GC]（Full 表示发生 STW 的全堆回收）
  • 区域与堆变化：如 [PSYoungGen: 142816K->10752K(142848K)] 246648K->243136K(375296K), 0.0935090 secs
    • 区域部分：回收前使用 -> 回收后使用（该区域容量）
    • 堆部分：回收前堆使用 -> 回收后堆使用（堆总容量）
  • 时间统计：[Times: user=0.55 sys=0.10, real=0.09 secs]
    • user：GC 线程用户态 CPU 时间总和
    • sys：GC 线程内核态 CPU 时间
    • real：墙钟时间（应用实际停顿）
    • 并行时常见关系：user + sys ≈ real × 并行线程数
• 区域名称与收集器
  • DefNew（Serial 新生代）、ParNew（ParNew 新生代）、PSYoungGen（Parallel Scavenge 新生代）
  • Tenured / ParOldGen（老年代）、Perm（永久代，JDK 7 及以前）、Metaspace（元空间，JDK 8+）

三 常见收集器日志要点

• Parallel Scavenge（常用在 JDK 8 默认）
  • 典型：[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 8192K->512K(9216K)] 8192K->6848K(19456K), 0.0034949 secs]
  • 关注新生代回收效果与堆整体回收前后变化，评估吞吐量。
• CMS（并发标记清除）
  • 阶段标识：CMS-initial-mark（STW）、CMS-concurrent-mark、CMS-concurrent-preclean、remark（STW）、concurrent-sweep
  • 异常特征：并发阶段失败可能触发 Full GC（concurrent mode failure）。
• G1（Garbage First）
  • 典型：[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young), 0.0144227 secs]
  • 关键区域行：[Eden: 24.0M(24.0M)->0.0B(20.0M) Survivors: 0.0B->4.0M Heap: 24.0M(256.0M)->20.4M(256.0M)]
  • 关注 Humongous Allocation（大对象）、Mixed GC、以及各阶段耗时分布。

四 快速定位与优化思路

• 高频 Minor GC
  • 特征：短时间内大量 [GC (Allocation Failure)]，Eden 回收后迅速填满
  • 思路：适当增大 新生代（-Xmn 或 -XX:NewRatio），降低对象分配速率，优化短命对象生命周期。
• 频繁 Full GC
  • 特征：[Full GC (Metadata GC Threshold)] 或老年代空间不足导致
  • 思路：检查 老年代 是否不足或存在泄漏；合理设置 -Xms/-Xmx；对 元空间 设置上限（如 -XX:MetaspaceSize=… -XX:MaxMetaspaceSize=…）避免频繁扩容触发 Full GC。
• 长时间停顿
  • 特征：单次 real 超过业务容忍阈值（如 >500ms）
  • 思路：G1 下关注 Humongous 分配与 Mixed GC 频率；CMS 下警惕并发失败；必要时切换或调优至 G1/ZGC 并设置目标停顿（如 -XX:MaxGCPauseMillis=200）。
• 过早晋升
  • 特征：Tenuring Distribution 显示对象很快晋升到老年代
  • 思路：增大 Survivor 区或 MaxTenuringThreshold，降低晋升速率。

五 常用分析命令与工具

• 命令行快速洞察
  • 统计次数与时长：
    • grep “GC” gc.log | wc -l
    • grep “Full GC” gc.log | wc -l
    • awk ‘/GC.*secs/ {sum+=$NF} END {print “Average GC time: " sum/NR " secs”}’ gc.log
  • 观察晋升与堆趋势：
    • grep -A 5 “Tenuring Distribution” gc.log
• 可视化与深度分析
  • GCEasy（在线）：上传 gc.log 生成停顿、频率、内存趋势报告
  • GCViewer（本地）：图形化查看 GC 频率、停顿分布、堆使用曲线
  • Java Mission Control（JMC）：导入 GC 日志与飞行记录器进行诊断。