Java垃圾收集器G1GC需要很长时间进行“对象复制”（撤离暂停）

Question

我不是Java的新手，但是我对垃圾收集只了解一点点。现在，我想通过一些实践经验来改变这种状况。我的目标是在0.3秒以下的延迟，或者在极端情况下0.5也可以。

我有一个带有-Xmx50gb（-Xms50gb）的应用程序，并设置了以下其他GC选项：

-XX:+UseG1GC -Xloggc:somewhere.gc.log -XX:+PrintGCDateStamps

但是现在由于垃圾回收，尽管偶尔有足够的可用内存，但我偶尔会在5秒内停顿很长时间。我发现的原因之一：

[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young) 42G->40G(48G), 5.9409662 secs]

为什么GCG1仍为此做一个“停止世界”？（或者至少我看到它恰好在此时停止了我的应用程序）以及为什么由于不需要的可用内存（如果可用RAM超过12％）而没有必要进行此类负面清理。我还认为默认值-XX:MaxGCPauseMillis是200毫秒，为什么这个值违反了29甚至50倍（请参阅下文）？

延迟的另一个原因是：

[GC pause (Metadata GC Threshold) (young) (initial-mark) 40G->39G(48G), 10.4667233 secs]

这可能会通过此答案解决，例如仅增加元数据空间-XX:MetaspaceSize=100M

顺便说一句：使用JSE 1.8.0_91-b14

更新： 此类事件的详细GC日志

2016-08-12T09:20:31.589+0200: 1178.312: [GC pause (G1 Evacuation Pause) (young) 1178.312: [G1Ergonomics (CSet Construction) start choosing CSet, _pending_cards: 3159, predicted base time: 1.52 ms, remaining time: 198.48 ms, target pause time: 200.00 ms]
 1178.312: [G1Ergonomics (CSet Construction) add young regions to CSet, eden: 136 regions, survivors: 20 regions, predicted young region time: 1924.75 ms]
 1178.312: [G1Ergonomics (CSet Construction) finish choosing CSet, eden: 136 regions, survivors: 20 regions, old: 0 regions, predicted pause time: 1926.27 ms, target pause time: 200.00 ms]
 1185.330: [G1Ergonomics (Heap Sizing) attempt heap expansion, reason: recent GC overhead higher than threshold after GC, recent GC overhead: 21.83 %, threshold: 10.00 %, uncommitted: 0 bytes, calculated expansion amount: 0 bytes (20.00 %)]
 1185.330: [G1Ergonomics (Concurrent Cycles) do not request concurrent cycle initiation, reason: still doing mixed collections, occupancy: 42580574208 bytes, allocation request: 0 bytes, threshold: 23592960000 bytes (45.00 %), source: end of GC]
 1185.330: [G1Ergonomics (Mixed GCs) do not start mixed GCs, reason: reclaimable percentage not over threshold, candidate old regions: 1 regions, reclaimable: 3381416 bytes (0.01 %), threshold: 5.00 %]
, 7.0181903 secs]
   [Parallel Time: 6991.8 ms, GC Workers: 10]
      [GC Worker Start (ms): Min: 1178312.6, Avg: 1178312.8, Max: 1178312.9, Diff: 0.2]
      [Ext Root Scanning (ms): Min: 1.1, Avg: 1.5, Max: 2.3, Diff: 1.2, Sum: 15.0]
      [Update RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.3, Max: 1.3, Diff: 1.3, Sum: 3.4]
         [Processed Buffers: Min: 0, Avg: 2.1, Max: 5, Diff: 5, Sum: 21]
      [Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.1, Diff: 0.1, Sum: 0.4]
      [Code Root Scanning (ms): Min: 0.0, Avg: 0.2, Max: 0.4, Diff: 0.4, Sum: 1.7]
      [Object Copy (ms): Min: 6964.1, Avg: 6973.0, Max: 6989.5, Diff: 25.3, Sum: 69730.4]
      [Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 16.4, Max: 25.3, Diff: 25.3, Sum: 164.4]
         [Termination Attempts: Min: 1, Avg: 3.2, Max: 13, Diff: 12, Sum: 32]
      [GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.2]
      [GC Worker Total (ms): Min: 6991.5, Avg: 6991.6, Max: 6991.7, Diff: 0.2, Sum: 69915.5]
      [GC Worker End (ms): Min: 1185304.3, Avg: 1185304.3, Max: 1185304.3, Diff: 0.0]
   [Code Root Fixup: 0.1 ms]
   [Code Root Purge: 0.0 ms]
   [Clear CT: 0.3 ms]
   [Other: 26.0 ms]
      [Choose CSet: 0.0 ms]
      [Ref Proc: 25.3 ms]
      [Ref Enq: 0.1 ms]
 [Redirty Cards: 0.1 ms]
      [Humongous Register: 0.2 ms]
      [Humongous Reclaim: 0.0 ms]
      [Free CSet: 0.2 ms]
   [Eden: 2176.0M(2176.0M)->0.0B(2176.0M) Survivors: 320.0M->320.0M Heap: 40.6G(48.8G)->40.0G(48.8G)]
 [Times: user=0.55 sys=46.58, real=7.02 secs]

在此处阅读有关此内容的信息：复制（停止世界活动）-这是世界暂停撤离活动物体或将活动物体复制到新的未使用区域的停止点。这可以用记录为[GC暂停（年轻）]的年轻一代区域来完成。或记录为[GC暂停（混合）]的年轻一代区域和老一代区域。

Answer 1

为什么GCG1仍然为此做一个“停止世界”？

因为G1并不是一个 无休止的 收集器，所以它只是一个 低暂停时间的 收集器。

我还认为-XX：MaxGCPauseMillis的默认值为200毫秒，为什么这个值违反29甚至50的倍数（请参见下文）？

是的，但这只是一个目标，而不是保证。许多事情可能导致它无法实现该目标。您有相当大的堆，这使事情变得更加困难，即失败更容易引起。

无论如何，GC调整过程始于通过以下方式启用详细的GC日志记录：

-Xloggc:<path to gc log file>
-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy
-XX:+PrintGCDateStamps
-XX:+PrintGCTimeStamps
-XX:+PrintGCDetails

然后通过GCViewer运行生成的日志以获取总体概述，然后返回阅读单个日志条目（有关此主题的答案/博客文章很多），以找出可能导致最坏行为的原因。根据原因，可以尝试各种补救措施。

为了避免货物堆放，对跟踪垃圾收集器的总体工作方式和G1的工作应有一些一般性的了解。

我的应用程序有许多分配，可以很容易地称为“巨大分配”。

如果这确实是原因，那么当前的VM具有一些实验性选项可以更快地回收它们。

 [Object Copy (ms): Min: 6964.1, Avg: 6973.0, Max: 6989.5, Diff: 25.3,

Sum: 69730.4]
[Times: user=0.55 sys=46.58, real=7.02 secs]

这意味着在执行大部分应由内存访问而非系统调用组成的操作时，它将花费大部分时间在内核中。因此，交换活动或透明的大页面很可能是可疑的。