来一道 PerfMa 面试必考的 GC 题

概述

一般来我们公司面试，我都会习惯性地问点JVM相关的问题，当然如果他觉得JVM掌握得不错，我会适当多问点，毕竟知音难觅，难得在这么一条”狭路上相逢”。(如果你想在技术深度上有所积累，可以来我们公司一起努力，有兴趣的可以发简历给我们— hr@perfma.com )。

比如今天要说的这个问题，就是我经常问的一个问题，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 。

昨天美团(话说美团的小伙伴都很爱思考 假笨说-协助美团kafka团队定位到的一个JVM Crash问题 )的一个小伙伴在群里(我们的JVM群，有兴趣的可以加我微信拉你入群 han_quanzi )问了一个问题，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%。

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

再找了最后一次发生的时候后面的情况

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

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 上

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

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

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。到底这个问题要不要提给OpenJDK社区呢，不过我的老团队阿里AJDK，这个问题我觉得应该可以修复一下吧，哈哈哈。

对了，大家如果有GC上的有意思的现象都可以发邮件给我，我很乐意和大家一起一探究竟。

大家也可以关注我们公司PerfMa的微信公众号，后面会给大家带来更多有意思有深度的技术文章。