Full GC

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除直接调用System.gc外，触发Full GC执行的情况有如下四种。

1. 旧生代空间不足

旧生代空间只有在新生代对象转入及创建为大对象、大数组时才会出现不足的现象，当执行Full GC后空间仍然不足，则抛出如下错误：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

为避免以上两种状况引起的Full GC，调优时应尽量做到让对象在Minor GC阶段被回收、让对象在新生代多存活一段时间及不要创建过大的对象及数组。

2. Permanet Generation空间满

Permanet Generation中存放的为一些class的信息等，当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时，Permanet Generation可能会被占满，在未配置为采用CMS GC的情况下会执行Full GC。如果经过Full GC仍然回收不了，那么JVM会抛出如下错误信息：

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

为避免Perm Gen占满造成Full GC现象，可采用的方法为增大Perm Gen空间或转为使用CMS GC。

3. CMS GC时出现promotion failed和concurrent mode failure

对于采用CMS进行旧生代GC的程序而言，尤其要注意GC日志中是否有promotion failed和concurrent mode failure两种状况，当这两种状况出现时可能会触发Full GC。

promotion failed是在进行Minor GC时，survivor space放不下、对象只能放入旧生代，而此时旧生代也放不下造成的；concurrent mode failure是在执行CMS GC的过程中同时有对象要放入旧生代，而此时旧生代空间不足造成的。

应对措施为：增大survivor space、旧生代空间或调低触发并发GC的比率，但在JDK 5.0+、6.0+的版本中有可能会由于JDK的bug29导致CMS在remark完毕后很久才触发sweeping动作。对于这种状况，可通过设置 -XX: CMSMaxAbortablePrecleanTime=5（单位为ms）来避免。

4. 统计得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于旧生代的剩余空间

这是一个较为复杂的触发情况，Hotspot为了避免由于新生代对象晋升到旧生代导致旧生代空间不足的现象，在进行Minor GC时，做了一个判断，如果之前统计所得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于旧生代的剩余空间，那么就直接触发Full GC。

例如程序第一次触发Minor GC后，有6MB的对象晋升到旧生代，那么当下一次Minor GC发生时，首先检查旧生代的剩余空间是否大于6MB，如果小于6MB，则执行Full GC。

当新生代采用PS GC时，方式稍有不同，PS GC是在Minor GC后也会检查，例如上面的例子中第一次Minor GC后，PS GC会检查此时旧生代的剩余空间是否大于6MB，如小于，则触发对旧生代的回收。

除了以上4种状况外，对于使用RMI来进行RPC或管理的Sun JDK应用而言，默认情况下会一小时执行一次Full GC。可通过在启动时通过- java -Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000来设置Full GC执行的间隔时间或通过-XX:+ DisableExplicitGC来禁止RMI调用System.gc。

Full GC示例

以下通过几个例子来演示Full GC在旧生代占满和CMS GC失败时的触发，以及不同Full GC时的日志信息。

1. 旧生代空间不足触发的Full GC

代码如下：

public class TestFullGC{  

    public static void main(String[] args) throws Exception{  

        List<MemoryObject> objects=new ArrayList<MemoryObject>(6);  
        for(int i=0;i<10;i++){  
           objects.add(new MemoryObject(1024*1024));  
        }  
        // 让上面的对象尽可能地转入旧生代中  
        System.gc();  
        System.gc();  
        Thread.sleep(2000);  
        objects.clear();  
        for(int i=0;i<10;i++){  
           objects.add(new MemoryObject(1024*1024));  
           if(i%3==0){  
              objects.remove(0);  
           }  
        }  
        Thread.sleep(5000);  
    }  
 }  

 class MemoryObject{  
         private byte[] bytes;  
         public MemoryObject(int objectSize){  
                 this.bytes=new byte[objectSize];  
         }  

 }

以-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails执行以上代码，可看到在输出的日志中出现了Full GC的信息：

[Full GC [PSYoungGen: 7248K->0K(8960K)] 
[PSOldGen: 9330K->4210K(10240K)] 16578K->
4210K(19200K) [PSPermGen: 1692K->1692K(16384K)], 
0.0085500 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]

上面日志的含义为执行了一次Full GC，新生代的方式为并行回收GC方式，回收前内存使用了7 248KB，回收后为0KB，可使用的内存为8 960KB；旧生代的方式为并行GC方式，回收前内存使用了9 330KB，回收后为4 210KB，可使用的内存为10 240KB；回收前JVM堆使用的内存为16 578KB，回收后为4 210KB，可使用的内存为19 200KB；PSPermGen回收前为1 692KB，回收后仍然为1 692KB，可使用的内存为16 384KB；回收Perm Gen消耗的时间为7ms，整个Full GC耗费的时间为10ms，通过System.gc调用的Full GC在日志上会显示为Full GC（System）。

由于执行以上代码的机器为server级机器，因此其默认采用的为-XX:+UseParallelGC，改为采用-XX:+UseSerialGC，Full GC的信息如下：

[Full GC [Tenured: 9216K->4210K(10240K), 
0.0066570 secs] 16584K->4210K(19456K), [Perm :
1692K->1692K(16384K)], 0.0067070 secs] [Times: 
user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]

上面日志的含义为执行了一次Full GC，旧生代的回收方式采用的为串行方式，回收前为9 216KB，回收后为4 210KB，旧生代可用的内存为10 240KB，回收耗时6ms，其他信息则和ParallelGC时基本相同。

2. CMS GC失败触发的Full GC

按照CMS GC concurrent mode failure失败的原因，编写了如下代码：

public class TestCMSGC{  
   public static void main(String[] args) throws Exception{  
       List<MemoryObject> objects=new ArrayList<MemoryObject>(6);  
       for(int i=0;i<9;i++){  
          objects.add(new MemoryObject(1024*1024));  
       }  
       Thread.sleep(2000);  
       objects.remove(0);  
       objects.remove(0);  
       objects.remove(0);  
       for(int i=0;i<20;i++){  
          objects.add(new MemoryObject(1024*1024));  
          if(i%2==0){  
             objects.remove(0);  
          }  
       }  
       Thread.sleep(5000);  
   }  
}

以-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseConcMarkSweepGC参数执行，在输出信息中可看到类似信息：

 [Full GC [CMS[CMS-concurrent-mark: 0.004/0.006 secs] 
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]  
 (concurrent mode failure): 9331K->9331K(10240K), 
0.0183120 secs] 16499K->15475K(19456K), [CMS Perm : 
1692K->1692K(16384K)], 0.0184020 secs] [Times: 
user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs]

由于是并发操作的，所以日志有重叠。

3. 统计得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于旧生代的剩余空间

测试代码如下：

public static void main(String[] args) throws Exception{  

    byte[] bytes=new byte[1024*1024*2];  
    byte[] bytes2=new byte[1024*1024*2];  
    byte[] bytes3=new byte[1024*1024*2];  
    System.out.println("ready to happen one
minor gc,if parallel scavenge gc,then should one full gc");  
    byte[] bytes4=new byte[1024*1024*2];  
    Thread.sleep(3000);  
    System.out.println("minor gc end");  
    byte[] bytes5=new byte[1024*1024*2];  
    byte[] bytes6=new byte[1024*1024*2];  
    System.out.println("minor gc again ,
and should direct full gc");  
    byte[] bytes7=new byte[1024*1024*2];  
    Thread.sleep(3000);  
}

以java -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails-XX:+UseParallelGC执行以上代码，可看到在输出ready to happen one minor gc,if parallel scanvege gc,then should one full gc后，系统输出了一次minor gc和一次full gc的信息。当输出minor gc again,and should direct full gc时，系统执行了一次full gc，而观看这两次full gc的日志信息，会看到此时旧生代、perm均没有满：

 
 [Full GC [PSYoungGen: 176K->0K(8960K)] [PSOldGen: 
6144K->6258K(10240K)] 6320K->6258K(19200K) [PSPermGen:
1685K->1685K(16384K)], 0.0065500 secs] [Times: 
user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]  
[Full GC [PSYoungGen: 6224K->4096K(8960K)] [PSOldGen: 
6258K->8306K(10240K)] 12482K->12402K(19200K)
[PSPermGen: 1692K->1692K(16384K)], 0.0222810 
secs] [Times: user=0.01 sys=0.01, real=0.02 secs]

结合代码以及之前介绍的触发机制，可看到在输出ready to happen one minor gc后，系统分配了一个2MB的对象，此时eden space空间不足，触发minor gc，minor gc后有6MB的对象进入了旧生代，此时旧生代剩余空间为4MB，于是执行full gc。

在输出minor gc again后，eden space空间再次不足，于是再度触发minor gc，此时minor gc发现之前统计出来的晋升到旧生代对象的平均值为6MB，并和旧生代的剩余空间进行比较，发现旧生代空间更小，于是直接执行full gc。

当将执行参数切换为java -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails-XX:+UseSerialGC后，可看到系统先后执行了一次minor gc和一次full gc。

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