Ходячие объекты мертвецы, или GC всегда прав

Спикер: Углянский Иван, JVM инженер из Excelsior @ Huawei

О чем лекция: о внутренностях GC, но не о том, «как», а о том, «когда», что особенно важно пользователям weak references. Речь не о конкретном алгоритме GC, а о требованиях стандарта и о том, как он фактически воплощен.

Автоматическое управление памятью — одна из основных особенностей Java и других managed языков. При этом в спецификации про GC написано очень мало: как именно собирать мусор каждой конкретной реализации JVM, предлагается решать самостоятельно. В результате для сборки мусора существует огромное количество стратегий и степеней свободы. Например, когда именно GC должен приходить за мертвым объектом? Ответ не так очевиден, а любое решение может повлиять на ход исполнения пользовательской программы.

В докладе обсудим, зачем коллектору оставлять мертвые объекты в памяти, как это сказывается на вашем приложении и как выжить во время нашествия ходячих объектов-мертвецов.

Transcript

1. Иван Углянский Huawei Technologies Ходячие объекты-мертвецы или GC всегда прав

2. JVM инженер, Excelsior @ Huawei ◦ разрабатываю рантайм 2 Иван Углянский ivan.ugliansky@gmail.com @dbg_nsk JUGNsk lead
3. 3 Автоматическое управление памятью (Сборка мусора)
4. 4 Сборка мусора
5. 5 А что в спеке? The Java Virtual Machine Specification, (§2.5.3): Heap storage for objects is reclaimed by an automatic storage management system (known as a garbage collector); objects are never explicitly deallocated. The Java Virtual Machine assumes no particular type of automatic storage management system, and the storage management technique may be chosen according to the implementor's system requirements.
6. 6 Сборка мусора Ожидание: ◦ JVM собирает мусор, как хочет (в рамках корректности)
7. 7 Сборка мусора Ожидание: ◦ JVM собирает мусор, как хочет (в рамках корректности) ◦ Разработчик не задумывается об управлении памятью
8. 8 Сборка мусора Реальность: java.lang.NullPointerException at java.util.ResourceBundle$Control.newBundle(ResourceBundle.java:2640) at java.util.ResourceBundle.loadBundle(ResourceBundle.java:1501) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1465) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1419) at java.util.ResourceBundle.getBundleImpl(ResourceBundle.java:1361) ... 3 more
9. 9 Сборка мусора Реальность: java.lang.NullPointerException at java.util.ResourceBundle$Control.newBundle(ResourceBundle.java:2640) at java.util.ResourceBundle.loadBundle(ResourceBundle.java:1501) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1465) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1419) at java.util.ResourceBundle.getBundleImpl(ResourceBundle.java:1361) ... 3 more Exception in thread "1" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at StressTimer$Task.run(StressTimer.java:10) at java.util.TimerThread.mainLoop(Unknown Source) at java.util.TimerThread.run(Unknown Source) Exception in thread "2" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at StressTimer$Task.run(StressTimer.java:10) at java.util.TimerThread.mainLoop(Unknown Source) ...
10. 10 Сборка мусора Реальность: java.lang.NullPointerException at java.util.ResourceBundle$Control.newBundle(ResourceBundle.java:2640) at java.util.ResourceBundle.loadBundle(ResourceBundle.java:1501) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1465) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1419) at java.util.ResourceBundle.getBundleImpl(ResourceBundle.java:1361) ... 3 more Exception in thread "1" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at StressTimer$Task.run(StressTimer.java:10) at java.util.TimerThread.mainLoop(Unknown Source) at java.util.TimerThread.run(Unknown Source) Exception in thread "2" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at StressTimer$Task.run(StressTimer.java:10) at java.util.TimerThread.mainLoop(Unknown Source) ... Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: INFO: os::commit_memory(0x00000000e0000000, 257949696, 0) failed; error='Not enough space' (errno=12) # # There is insufficient memory for the Java Runtime Environment to continue. # Native memory allocation (mmap) failed to map 257949696 bytes for committing reserved memory. # An error report file with more information is saved as:
11. 11 Когда конкретно GC придет за объектом?
12. 12 В этом докладе ◦ Про политики GC относительно времени жизни объектов на примерах ◦ Как это влияет на исполнение? ◦ Как не получить OOM это учитывать в коде?
13. 13 Разминка
14. 14 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb
15. 15 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb
16. 16 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb 512mb
17. 17 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb 512mb java -Xmx768m Test
18. 18 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb 512mb java -Xmx768m Test arr1 ([I@4aa8f0b4) allocated Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: ...
19. 19 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb 512mb java -Xcomp -Xmx768m Test
20. 20 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb 512mb java -Xcomp -Xmx768m Test arr1 ([I@4aa8f0b4) allocated arr2 ([I@9e89d68) allocated
21. 21 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb 512mb java -Xcomp -Xmx768m Test arr1 ([I@4aa8f0b4) allocated arr2 ([I@9e89d68) allocated
22. 22 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } Имеем право собирать первый массив?
23. public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 23 Разминка Область видимости переменной arr1
24. public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 24 Разминка Область видимости переменной arr1 Область жизни переменной arr1
25. public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 25 Разминка Здесь GC имеет право собрать первый массив
26. 26 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 512mb 512mb java -Xmx768m Test arr1 ([I@4aa8f0b4) allocated Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: ...
27. public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } 27 Разминка Интерпретатор не вычисляет время жизни!
28. 28 Разминка public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } Интерпретатор не вычисляет время жизни! (предполагает худший случай)
29. 29 История #1. Объекты-призраки
30. 30 История #1. Объекты-призраки Слабые ссылки:
31. 31 История #1. Объекты-призраки Слабые ссылки: 1. java.lang.ref.* 2. Не останавливают GC от сборки референта
32. 32 История #1. Объекты-призраки Слабые ссылки: 1. java.lang.ref.* 2. Не останавливают GC от сборки референта 3. «Протухают»
33. 33 История #1. Объекты-призраки Слабые ссылки: 1. java.lang.ref.* 2. Не останавливают GC от сборки референта 3. «Протухают»
34. 34 Пример public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); }
35. 35 Пример public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); }
36. 36 Пример public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); }
37. 37 Пример public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); } java Test 1252585652
38. 38 Пример public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); } java Test 1252585652 java -Xcomp Test Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
39. 39 Пример java Test 1252585652 java -Xcomp Test Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); }
40. Но ведь это искусственный пример? 40 Объекты-призраки
41. Но ведь это искусственный пример? 41 Объекты-призраки java.lang.NullPointerException at java.util.ResourceBundle$Control.newBundle(ResourceBundle.java:2640) at java.util.ResourceBundle.loadBundle(ResourceBundle.java:1501) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1465) at java.util.ResourceBundle.findBundle(ResourceBundle.java:1419) at java.util.ResourceBundle.getBundleImpl(ResourceBundle.java:1361) ... 3 more
42. 42 Реальный пример private static ResourceBundle getBundleImpl(..., ClassLoader loader, ...) { ... CacheKey cacheKey = new CacheKey(baseName, locale, loader); ... // обращение к loader через cacheKey ... return bundle; }
43. 43 Реальный пример private static ResourceBundle getBundleImpl(..., ClassLoader loader, ...) { ... CacheKey cacheKey = new CacheKey(baseName, locale, loader); ... // обращение к loader через cacheKey ... return bundle; } Слабая ссылка Последнее использование
44. 44 Реальный пример ◦ JDK 1.8.0_181 ◦ java.util.ResourceBundle.getBundle(...) ◦ Для проявления: -Xcomp + итерации ◦ JDK-8209184
45. 45 Что с этим делать?
46. 46 Что с этим делать? ◦ Перед использованием проверять, что ссылка не протухла
47. 47 Что с этим делать? ◦ Перед использованием проверять, что ссылка не протухла ◦ Продлить жизнь объекта!
48. 48 Что с этим делать? public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); }
49. 49 Что с этим делать? public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); // use obj ??? }
50. 50 Что с этим делать? public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); // use obj ??? } Но какое именно использование добавить?
51. 51 Что с этим делать? public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); // use obj ??? } Но какое именно использование добавить? Как убедить компилятор его не выкидывать?
52. 52 Использование ◦ Передать в метод ◦ Записать в поле
53. 53 Использование ◦ Передать в метод ◦ Записать в поле ◦ Reference.reachabilityFence(obj) Since Java 9
54. 54 Лечение public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); // use obj ??? }
55. 55 Лечение public static void main(String[] args) { Object obj = new Object(); WeakReference ref = new WeakReference<>(obj); System.gc(); System.out.println(ref.get().hashCode()); Reference.reachabilityFence(obj); }
56. 56 Лечение private static ResourceBundle getBundleImpl(...) { ... CacheKey cacheKey = new CacheKey(baseName, locale, module, callerModule); ... // keep callerModule and module reachable for as long // as we are operating with WeakReference(s) to them // (in CacheKey) ... Reference.reachabilityFence(callerModule); Reference.reachabilityFence(module); return bundle; }
57. Подумаешь, один пример! 57 Объекты-призраки
58. 58 Объекты-призраки JDK-8212178
59. 59 Объекты-призраки public static BufferAllocator getBufferAllocator() { SoftReference<BufferAllocator> bAllocatorRef = tlba.get(); if (bAllocatorRef == null || bAllocatorRef.get() == null) { bAllocatorRef = new SoftReference(new BufferAllocator()); tlba.set(bAllocatorRef); } return bAllocatorRef.get(); } com.sun.xml.internal.stream.util.ThreadLocalBufferAllocator:
60. 60 Объекты-призраки public static BufferAllocator getBufferAllocator() { SoftReference<BufferAllocator> bAllocatorRef = tlba.get(); if (bAllocatorRef == null || bAllocatorRef.get() == null) { bAllocatorRef = new SoftReference(new BufferAllocator()); tlba.set(bAllocatorRef); } return bAllocatorRef.get(); } com.sun.xml.internal.stream.util.ThreadLocalBufferAllocator:
61. 61 Выводы ◦ GC имеет право собрать объект после последнего использования ◦ Компилятор может выкидывать использования при оптимизации ◦ Reference.reachabilityFence для продления жизни объекта
62. 62 Ходячие объекты-мертвецы
63. 63 Ходячие объекты-мертвецы Обратная проблема: объекты мертвы, но GC за ними приходить не торопится.
64. 64 Ходячие объекты-мертвецы
65. 65 Ходячие объекты-мертвецы Memory Drag - память, которую GC «протаскивает» до следующей* сборки (характеристика алгоритма GC)
66. 66 Ходячие объекты-мертвецы Большой Memory Drag ⇒
67. 67 Ходячие объекты-мертвецы Большой Memory Drag ⇒ Много зомби-объектов ⇒
68. 68 Ходячие объекты-мертвецы Большой Memory Drag ⇒ Много зомби-объектов ⇒ Результат: ◦ Неожиданные OOM ◦ Проблемы с java.lang.ref
69. 69 История #2. F-reachables
70. 70 История #2. F-reachables Object.finalize() JavaDoc in JDK 9+: The finalization mechanism is inherently problematic.
71. 71 История #2. F-reachables Object.finalize() JavaDoc in JDK 9+: The finalization mechanism is inherently problematic. Finalization can lead to performance issues, deadlocks, and hangs.
72. 72 История #2. F-reachables Object.finalize() JavaDoc in JDK 9+: The finalization mechanism is inherently problematic. Finalization can lead to performance issues, deadlocks, and hangs. Errors in finalizers can lead to resource leaks; there is no way to cancel finalization if it is no longer necessary; and no ordering is specified among calls to finalize methods of different objects. Furthermore, there are no guarantees regarding the timing of finalization.
73. 73 История #2. F-reachables Object.finalize() JavaDoc in JDK 9+: The finalization mechanism is inherently problematic. Finalization can lead to performance issues, deadlocks, and hangs. Errors in finalizers can lead to resource leaks; there is no way to cancel finalization if it is no longer necessary; and no ordering is specified among calls to finalize methods of different objects. Furthermore, there are no guarantees regarding the timing of finalization.
74. 74 История #2. F-reachables ➢ JDK 8 ㄧ 89 реализаций finalize()
75. 75 История #2. F-reachables ➢ JDK 8 ㄧ 89 реализаций finalize() ➢ JDK 9 ㄧ 87 реализаций (Object.finalize() is deprecated since 9)
76. 76 История #2. F-reachables ➢ JDK 8 ㄧ 89 реализаций finalize() ➢ JDK 9 ㄧ 87 реализаций (Object.finalize() is deprecated since 9) ➢ JDK 11 ㄧ 84 реализации
77. 77 История #2. F-reachables Объекты с нетривиальным finalize(): ◦ живут дольше
78. 78 История #2. F-reachables Java Threads Finalizer Thread
79. 79 История #2. F-reachables Java Threads Finalizer Thread STW GC Threads
80. 80 История #2. F-reachables Java Threads Finalizer Thread STW GC Threads finalize() выполнить не получится
81. 81 История #2. F-reachables Объекты с нетривиальным finalize(): ◦ живут дольше: для STW как минимум (!) на один цикл GC
82. 82 История #2. F-reachables class Foo { Object ref; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } }
83. class Foo { Object ref; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } } 83 История #2. F-reachables ref используется из finalize, значит он тоже выживет Foo ref
84. 84 История #2. F-reachables ref используется из finalize, значит он тоже выживет как и все достижимое из ref Foo ref class Foo { Object ref; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } }
85. Объекты с нетривиальным finalize(): ◦ живут дольше: для STW как минимум (!) на один цикл GC ◦ дополнительно удерживают все достижимые из них объекты (f-reachables) 85 История #2. F-reachables
86. Как JVM может бороться с F-reachables? 86 JVM vs F-reachables
87. 87 JVM vs F-reachables Foo ref ... ... ... class Foo { Object ref; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } }
88. 88 JVM vs F-reachables Foo ref ... ... ... class Foo { Object ref; Object ref2; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } }
89. class Foo { Object ref; Object ref2; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } } Foo 89 JVM vs F-reachables ref ... ... ... ref2
90. Foo 90 JVM vs F-reachables ref ... ... ... ref2 но ref2 не используется в finalize! class Foo { Object ref; Object ref2; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } }
91. Foo 91 JVM vs F-reachables ref ... ... ... ref2 но ref2 не используется в finalize! можно сократить f-reachables class Foo { Object ref; Object ref2; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } }
92. Как обнаружить проблему с F-reachables? 92 Developer vs F-reachables
93. Как обнаружить проблему с F-reachables? 93 Developer vs F-reachables jmap -finalizerinfo <PID>
94. Как обнаружить проблему с F-reachables? 94 Developer vs F-reachables jmap -finalizerinfo <PID> Unreachable instances waiting for finalization #instances class name ----------------------- 147532 StressTimer$FinalizeBallast 222 java.util.Timer$1 221 StressTimer$Task
95. Как обнаружить проблему с F-reachables? 95 Developer vs F-reachables jmap -finalizerinfo <PID> HotSpot-specific
96. Как Вы можете бороться с F-reachables? 96 Developer vs F-reachables
97. 97 Developer vs F-reachables Foo ref1 ref2 ref3 resource1 resource2 resource3 finalize() Как Вы можете бороться с F-reachables?
98. 98 Developer vs F-reachables Foo ref1 ref2 ref3 resource1 resource2 resource3 State state finalize() Как Вы можете бороться с F-reachables?
99. Как Вы можете бороться с F-reachables? 99 Developer vs F-reachables
100. Если не finalize(), то кто? 100 Developer vs F-reachables
101. Если не finalize(), то кто? 101 Developer vs F-reachables java.lang.ref.Cleaner (ранее sun.misc.Cleaner)
102. 102 Developer vs F-reachables Foo ref1 ref2 ref3 resource1 resource2 resource3 State state static class State implements Runnable { ... } static final Cleaner cleaner = Cleaner.create(); ... var foo = new Foo(); cleaner.register(foo, foo.getState()); finalize()
103. 103 Developer vs F-reachables Поможет с Memory Drag только в Java 9+! JDK-8071507 Если не finalize(), то кто? java.lang.ref.Cleaner (ранее sun.misc.Cleaner)
104. 104 Выводы ◦ finalize() увеличивает Memory Drag ◦ JVM могут облегчить симптомы (но делают это редко) ◦ java.lang.ref.Cleaner since Java 9
105. 105 История #3. Непотизм GC Непотизм (кумовство) — вид фаворитизма, предоставляющий привилегии родственникам или друзьям независимо от их профессиональных качеств.
106. 106 Пример public class DummyList<E> { private Node<E> first; private Node<E> last; private class Node<E> { E value; Node<E> next; public Node(E value, Node<E> next) { ... } } }
107. 107 Пример public void addLast(Node n) { final var l = last; last = n; if (l == null) { first = n; } else { l.next = n; } }
108. 108 Пример public void removeFirst() { if (first != null) { var next = first.next; first = next; if (next == null) { last = null; } } } public void addLast(Node n) { final var l = last; last = n; if (l == null) { first = n; } else { l.next = n; } }
109. public void addLast(Node n) { final var l = last; last = n; if (l == null) { first = n; } else { l.next = n; } } 109 Пример public void removeFirst() { if (first != null) { var next = first.next; first = next; if (next == null) { last = null; } } }
110. 110 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям: ◦ Молодое/старое поколения ◦ Minor/Major GC
111. 111 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям: ◦ Молодое/старое поколения ◦ Minor/Major GC ◦ Все достижимое из старого поколения должно переживать Minor GC
112. 112 История #3. Непотизм Young Generation Old Generation
113. 113 История #3. Непотизм new DummyList() DummyList first last Young Generation Old Generation
114. 114 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
115. 115 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
116. 116 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.addLast(...) Young Generation Old Generation
117. 117 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.addLast(...) Young Generation Old Generation
118. 118 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.addLast(...) Young Generation Old Generation
119. 119 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
120. 120 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
121. 121 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.removeFirst(...) Young Generation Old Generation
122. 122 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.removeFirst(...) Young Generation Old Generation
123. 123 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
124. 124 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
125. 125 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям сознательно увеличивает Memory Drag.
126. 126 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям сознательно увеличивает Memory Drag. Старое поколение - источник ходячих мертвецов
127. 127 История #3. Непотизм Но ведь это искусственный пример?
128. 128 История #3. Непотизм Но ведь это искусственный пример? Tony Printezis о борьбе с непотизмом LinkedHashMap в TwitterJDK: https://youtu.be/M9o1LVfGp2A?t=1391
129. 129 Как обнаружить непотизм?
130. 130 Как обнаружить непотизм? По косвенным признакам: 1. Частые и долгие Full GC (проверить по -XX:+PrintGCDetails) 2. Много подозрительных живых объектов (смотреть jmap -dump <PID>)
131. 131 Что делать?
132. 132 Что делать? ◦ Ждать Full GC
133. 133 Что делать? ◦ Ждать Full GC ◦ Занулять ссылки из объектов при удалении
134. 134 /** * Unlinks non-null first node f. */ private E unlinkFirst(Node<E> f) { final E element = f.item; final Node<E> next = f.next; f.item = null; f.next = null; // help GC ... } java.util.LinkedList: Что делать?
135. /** * Unlinks non-null first node f. */ private E unlinkFirst(Node<E> f) { final E element = f.item; final Node<E> next = f.next; f.item = null; f.next = null; // help GC ... } 135 java.util.LinkedList: Что делать?
136. 136 Что делать? void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink LinkedHashMap.Entry<K,V> p = (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e; b = p.before, a = p.after; p.before = p.after = null; ... } java.util.LinkedHashMap:
137. 137 Что делать? ◦ Ждать Full GC ◦ Занулять ссылки из объектов при удалении
138. 138 Что делать? ◦ Ждать Full GC ◦ Занулять ссылки из объектов при удалении ◦ Увеличить размер молодого поколения -Xmn -XX:NewRatio -XX:NewSize
139. 139 Ходячие объекты-мертвецы А может ли GC вообще не прийти за мертвым объектом?
140. 140 Ходячие объекты-мертвецы
141. 141 История #4. Консерватизм
142. 142 Точный GC public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); }
143. 143 Точный GC public static void main(String[] args) { final int size = 512*1024*1024 / Integer.BYTES; int[] arr1 = new int[size]; System.out.println("arr1 (" + arr1 + ") allocated"); System.gc(); int[] arr2 = new int[size]; System.out.println("arr2 (" + arr2 + ") allocated"); } Как GC понимает, какие локалы живы?
144. 144 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
145. 145 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
146. 146 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
147. 147 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
148. 148 Точный GC ➢ Поддержка от компилятора
149. 149 Точный GC ➢ Поддержка от компилятора ➢ Генерация карт стека и регистров
150. 150 Точный GC ➢ Поддержка от компилятора ➢ Генерация карт стека и регистров ➢ Карты только в safe-points!
151. 151 Консервативный GC А нельзя ли без поддержки от компилятора?
152. 152 Консервативный GC ➢ Предполагаем худшее: каждое значение может быть указателем ➢ Отсеиваем лишнее в рантайме
153. 153 Консервативный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
154. 154 Консервативный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
155. 155 Консервативный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
156. 156 Консервативный GC ➢ Предполагаем худшее: каждое значение может быть указателем ➢ Отсеиваем лишнее в рантайме ➢ Иногда ошибаемся ⇒ увеличиваем Memory Drag на величину ошибки
157. 157 Консервативный GC Зачем такое нужно?
158. 158 Консервативный GC Зачем такое нужно? ➢ Нет карт ⇒ они не занимают место ➢ Нет карт ⇒ нет затрат на генерацию
159. 159 Консервативный GC Зачем такое нужно? ➢ Нет карт ⇒ они не занимают место ➢ Нет карт ⇒ нет затрат на генерацию ➢ Нет карт ⇒ можно выкинуть safe-points
160. 160 Safe-points 1 - 2 машинные инструкции Обратные дуги циклов и эпилоги
161. 161 Safe-points 1 - 2 машинные инструкции Обратные дуги циклов и эпилоги Ухудшают производительность ⇒ Агрессивно оптимизируются
162. 162 Мир без safe-points
163. 163 Мир без safe-points Производительность растет Размер кода уменьшается
164. 164 Мир без safe-points Производительность растет Размер кода уменьшается Многое работает через safe-points, поэтому потребует переработки
165. 165 Консервативный GC А так вообще делают?
166. 166 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise
167. 167 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise Практика:
168. 168 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise Практика: MobiVM
169. 169 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise Практика: MobiVM scala-native
170. 170 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise Практика: MobiVM scala-native Excelsior JET Generation 1 (с 1999 по 2015)
171. 171 Неограниченный Memory Drag Консервативная ошибка: ◦ обычно продлевает жизнь объекта на один или несколько циклов GC (пока ложный корень на стеке)
172. 172 Неограниченный Memory Drag Консервативная ошибка: ◦ обычно продлевает жизнь объекта на один или несколько циклов GC (пока ложный корень на стеке) ◦ иногда продлевает навсегда
173. 173 Неограниченный Memory Drag public class Executor extends Thread { public abstract class Task implements Runnable { } final TaskQueue queue = new TaskQueue(); . . . }
174. 174 Неограниченный Memory Drag public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } }
175. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 175 Неограниченный Memory Drag stack sp+20h addr t
176. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 176 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
177. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 177 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
178. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 178 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
179. 179 Неограниченный Memory Drag Может это искусственный пример?
180. 180 Неограниченный Memory Drag Может это искусственный пример? Нет, это класс java.util.Timer из JDK И там все еще хуже
181. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 181 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
182. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 182 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h threadReaper
183. 183 Неограниченный Memory Drag Как Вы можете бороться с консервой?
184. 184 Неограниченный Memory Drag Как Вы можете бороться с консервой?
185. 185 Неограниченный Memory Drag Как Вы можете бороться с консервой?
186. 186 Неограниченный Memory Drag java.util.Timer javadoc: After the last live reference to a Timer object goes away and all outstanding tasks have completed execution, the timer's task execution thread terminates gracefully (and becomes subject to garbage collection). However, this can take arbitrarily long to occur. By default, the task execution thread does not run as a daemon thread, so it is capable of keeping an application from terminating. If a caller wants to terminate a timer's task execution thread rapidly, the caller should invoke the timer's cancel method.
187. 187 Выводы Консервативный GC - большая сила, но и большая ответственность
188. 188 Выводы Консервативный GC - большая сила, но и большая ответственность Консерва не только в GC (смотри первый пример)
189. 189 Заключение
190. 190 Заключение Не нужно пытаться предугадать время жизни объекта и рассчитывать на это в коде!
191. 191 Заключение Не нужно пытаться предугадать время жизни объекта и рассчитывать на это в коде! Если вы все-таки на это решились: Используйте правильные костыли решения (reachabilityFence, Cleaner, Timer.cancel)
192. 192 Q & A @jugnsk ivan.ugliansky@gmail.com @dbg_nsk