GCを発生させないコーディングパターン

２０１８年１２月１５日数村憲治 GCを発生させないコーディングパターン Copyright 2018 FUJITSU LIMITED 0
JJUG CCC 2018 Fall

.setName(“数村憲治”) .setDirectorOf(“Eclipse Foundation Board”) .setMemberOf(“Jakarta EE Committee”) .setMemberOf(“JCP Executive Committee”)
.setTwitter(“@kkzr”) .setResponsibleFor(“Launcher”) .build(); スピーカー Copyright 2018 FUJITSU LIMITED Speaker me = SpeakerBuilder 1

なぜ問題か Copyright 2018 FUJITSU LIMITED (Cでは、malloc/free回数に依存) チューニングがたいへん最適解をみつけるのが難しい環境が変わるとやりなおし見積もりができない
GC時間は残存オブジェクトに依存 5

問題の対処方法 Copyright 2018 FUJITSU LIMITED あきらめる SLAの妥協 Javaを使わないオブジェクトの生成数・量を減らす
アプリケーションで頑張る GCで頑張るコンパイラで頑張る優秀なGCを作るオブジェクトの生成を最適化 6

アプリケーションで頑張る Copyright 2018 FUJITSU LIMITED オブジェクトプールスレッドプールコネクションプール小ネタ HashMap
拡張 String.intern() Boxing/Unboxing 9

Integer AutoBoxing Copyright 2018 FUJITSU LIMITED 10 public static Integer
valueOf(int i) { if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; return new Integer(i); } キャッシュの範囲はプロパティで指定可能 java.lang.Integer.IntegerCache.high よく使われる範囲はIntegerオブジェクトの使いまわし Integer.java

プーリングコスト Copyright 2018 FUJITSU LIMITED 1*(メモリ割当+初期化) + p*GCp n*(メモリ割当+初期化) +
u*GCu プーリング使用時プーリング不使用時 n: トランザクション回数 p: プーリング使用時のGC回数 u: プーリング不使用時のGC回数 GCp: プーリング使用時の1回のGC時間 GCu: プーリング不使用時の1回のGC時間 p < u GCp > GCu 初期化 < n*初期化メモリ割当は問題にならない 11 一般的な傾向

Edenからのアロケーション Copyright 2018 FUJITSU LIMITED o = new Object(); bottom
top end lock(Eden); top = top + size; unlock(Eden); Bump The Pointer bottom top end 12

TLAB Copyright 2018 FUJITSU LIMITED (*1)https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/memorymanagement-whitepaper-150215.pdf only requiring around 10
native instructions Memory Management in the Java HotSpot Virtual Machine (*1) TLAB + Bump the Pointer で実現 Edenをスレッドごとに分割して割当てスレッド１スレッド2 Thread-Local Allocation Buffer Fast Allocation 13

TLABが向かないケース Copyright 2018 FUJITSU LIMITED スレッド N+1 用のTLABが割当てられないスレッド１スレッド2 スレッドN
・・・スレッド数が多く、かつ、オブジェクト生成量が少ない場合 15

Escape Analysis (EA) Copyright 2018 FUJITSU LIMITED https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/performance- enhancements-7.html JDK
6 (HotSpot C2) から採用 JITによる最適化 Scalar Replacement Stack Allocation Lock Elision 19

Escapeとは Copyright 2018 FUJITSU LIMITED メソッドからの脱出オブジェクトがアロケートされたメソッドの外で使用されているかもしれないオブジェクトはメソッドローカルでないスレッドからの脱出
オブジェクトがアロケートされたスレッドの外で使用されているかもしれない他のスレッドがそのオブジェクトにアクセスするかもしれない 20

Escapeの種類 Copyright 2018 FUJITSU LIMITED オブジェクトはグローバルに脱出するオブジェクトは作成したメソッドを脱出しないオブジェクトは引数経由でメソッドを脱出するが、スレッドは脱出しない NoEscape
ArgEscape GlobalEscape 21

Escapeの例 Copyright 2018 FUJITSU LIMITED int foo(String name) { Person
person = new Person(name); return person.id(); } void foo(String name) { Person person = new Person(name); register(person); } NoEscape ArgEscape 22

Escapeの例 Copyright 2018 FUJITSU LIMITED class bar { Person person;
void foo(String name) { person = new Person(name); } } GlobalEscape 23

最適化の組み合わせ Copyright 2018 FUJITSU LIMITED Scalar Replacement Stack Allocation Lock
Elision No Escape 〇〇〇 Arg Escape - - 〇 Global Escape - - - 24

Stack Allocation Copyright 2018 FUJITSU LIMITED 32 山田太郎 SP
メソッド開始時 new Person() 実行後メソッド終了時残骸 SP SP 26 void foo { Person person = new Person(32, “山田太郎”); ・・・スタック

Scalar Replacement Copyright 2018 FUJITSU LIMITED オブジェクトフィールドへのアクセスを、スタックまたはレジスターアクセスにする Stack Allocationとは異なり、
オブジェクトヘッダー等はアロケートされない 27

Scalar Replacement 例 Copyright 2018 FUJITSU LIMITED int foo(String name,
int age) { Person person = new Person(name, age); return person.getAge(); } class Person { String name; int age; Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } } 28

Lock Elision Copyright 2018 FUJITSU LIMITED スレッドローカルなオブジェクトに対するロックを削除 30 void foo()
{ Object lock = new Ojbect(); synchronized (lock) { doSomething }; }

サマリ Copyright 2018 FUJITSU LIMITED GCの問題と対処 JVMの種類やインライン状況によっては、 GCが発生したり、しなかったり 32 まずは、見やすいコードを
GCは日々改善されている Javaのアロケーションコストは低い EAによるメモリ最適化もあり

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