【JVM】触发 Full GC 的条件

在Java虚拟机（JVM）中，垃圾收集（Garbage Collection，简称GC）是管理内存的关键机制。Full GC（也称为Major GC或老年代GC）是一种较为耗时的垃圾收集过程，会对整个堆（包括年轻代和老年代）进行垃圾收集。

注：
部分收集(Partial GC)：指目标不是完整收集整个 Java 堆的垃圾收集，其中又分为：
- 新生代收集(Minor GC/Young GC)：指目标只是新生代的垃圾收集。
- 老年代收集(Major GC/0ld GC)：指目标只是老年代的垃圾收集。目前只有CMS 收集器会有单独收集老年代的行为。
- 混合收集(Mixed GC)：指目标是收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。目前只有 G1收集器会有这种行为。

整堆收集(Full GC)：收集整个 Java 堆和方法区的垃圾收集。

触发Full GC的条件如下：

1. Old Generation满

当老年代（Old Generation）的内存使用达到阈值时，JVM会触发Full GC以释放老年代中的不再使用的对象。

2. Permanent Generation满

对于使用旧的HotSpot JVM的Java应用程序，永久代（Permanent Generation）中的内存使用接近或达到上限时，会触发Full GC以回收永久代中的类元数据和静态变量。需要注意的是，JDK 8后永久代被移除了，取而代之的是元空间（Metaspace）。

3. System.gc()调用

显式调用System.gc()请求进行垃圾收集时，JVM可能会触发Full GC。尽管JVM并不保证每次都进行Full GC，但在某些情况下会触发。

4. Heap Dump

在某些情况下，例如生成堆转储（Heap Dump）以进行内存分析时，JVM会触发Full GC以确保获取准确的堆内存快照。

5. CMS GC的Promotion Failure

在使用Concurrent Mark-Sweep（CMS）垃圾收集器时，如果年轻代的对象在转移到老年代时，老年代没有足够的空间来容纳这些对象，会发生Promotion Failure，这会触发Full GC。

6. G1 GC的Mixed GC失败

对于G1垃圾收集器（G1 GC），如果在Mixed GC过程中，无法成功回收足够的空间，也可能会触发Full GC。

7. 内存分配失败

当JVM尝试分配对象时，如果堆内存中没有足够的空间来容纳新的对象，可能会触发Full GC以回收内存并尝试重新分配。

8. Metaspace满（对于JDK 8及以后）

在JDK 8及以后版本，Metaspace替代了永久代。如果Metaspace满，也会触发Full GC以尝试回收类元数据和静态变量。

示例代码

以下是一些可能触发Full GC的Java代码示例：

public class FullGCExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 示例1: 手动调用System.gc()
        System.gc();
        
        // 示例2: 分配大量对象导致内存分配失败
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        try {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                list.add(new byte[1024 * 1024]); // 分配1MB对象
            }
        } catch (OutOfMemoryError e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 示例3: 生成Heap Dump
        try {
            // 通过JVM选项触发Heap Dump，例如：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
            // 或通过JVM工具，如jmap -dump:live,format=b,file=heapdump.hprof 
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

触发Full GC的条件主要包括老年代内存满、显式调用System.gc()、生成Heap Dump、CMS GC的Promotion Failure、G1 GC的Mixed GC失败、内存分配失败和Metaspace满等情况。了解这些条件有助于优化JVM性能，避免频繁触发Full GC对应用性能造成的影响。