Walking dead objects, or GC is always right (Voxxed Days Minsk 2019)

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 Excelsior LLC Ходячие объекты-мертвецы или GC всегда прав

2. JVM инженер, Excelsior ◦ разрабатываю рантайм 2 Иван Углянский ivan.ugliansky@gmail.com @dbg_nsk JUGNsk co-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_212 ◦ 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. 57 Выводы ◦ GC имеет право собрать объект после последнего использования ◦ Компилятор может выкидывать использования при оптимизации ◦ Reference.reachabilityFence для продления жизни объекта
58. 58 Ходячие объекты-мертвецы
59. 59 Ходячие объекты-мертвецы Обратная проблема: объекты мертвы, но GC за ними приходить не торопится.
60. 60 Ходячие объекты-мертвецы
61. 61 Ходячие объекты-мертвецы Memory Drag - память, которую GC «протаскивает» до следующей* сборки (характеристика алгоритма GC)
62. 62 Ходячие объекты-мертвецы Большой Memory Drag ⇒
63. 63 Ходячие объекты-мертвецы Большой Memory Drag ⇒ Много зомби-объектов ⇒
64. 64 Ходячие объекты-мертвецы Большой Memory Drag ⇒ Много зомби-объектов ⇒ Результат: ◦ Неожиданные OOM ◦ Проблемы с java.lang.ref
65. 65 История #2. F-reachables
66. 66 История #2. F-reachables Object.finalize() JavaDoc in JDK 9+: The finalization mechanism is inherently problematic.
67. 67 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.
68. 68 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.
69. 69 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.
70. 70 История #2. F-reachables ➢ JDK 8 ㄧ 89 реализаций finalize()
71. 71 История #2. F-reachables ➢ JDK 8 ㄧ 89 реализаций finalize() ➢ JDK 9 ㄧ 87 реализаций (Object.finalize() is deprecated since 9)
72. 72 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
73. 73 История #2. F-reachables Объекты с нетривиальным finalize(): ◦ живут дольше
74. 74 История #2. F-reachables Java Threads Finalizer Thread
75. 75 История #2. F-reachables Java Threads Finalizer Thread STW GC Threads
76. 76 История #2. F-reachables Java Threads Finalizer Thread STW GC Threads finalize() выполнить не получится
77. 77 История #2. F-reachables Объекты с нетривиальным finalize(): ◦ живут дольше: для STW как минимум (!) на один цикл GC
78. 78 История #2. F-reachables class Foo { Object ref; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } }
79. class Foo { Object ref; Foo(Object r) { ref = r; } void finalize() { ref.call(); } } 79 История #2. F-reachables ref используется из finalize, значит он тоже выживет Foo ref
80. 80 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(); } }
81. Объекты с нетривиальным finalize(): ◦ живут дольше: для STW как минимум (!) на один цикл GC ◦ дополнительно удерживают все достижимые из них объекты (f-reachables) 81 История #2. F-reachables
82. Как обнаружить проблему с F-reachables? 82 Developer vs F-reachables
83. Как обнаружить проблему с F-reachables? 83 Developer vs F-reachables jmap -finalizerinfo <PID>
84. Как обнаружить проблему с F-reachables? 84 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
85. Как Вы можете бороться с F-reachables? 85 Developer vs F-reachables
86. 86 Developer vs F-reachables Foo ref1 ref2 ref3 resource1 resource2 resource3 finalize() Как Вы можете бороться с F-reachables?
87. 87 Developer vs F-reachables Foo ref1 ref2 ref3 resource1 resource2 resource3 State state finalize() Как Вы можете бороться с F-reachables?
88. Как Вы можете бороться с F-reachables? 88 Developer vs F-reachables
89. Если не finalize(), то кто? 89 Developer vs F-reachables
90. Если не finalize(), то кто? 90 Developer vs F-reachables java.lang.ref.Cleaner (ранее sun.misc.Cleaner)
91. 91 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()
92. 92 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)
93. 93 Выводы ◦ finalize() увеличивает Memory Drag ◦ JVM могут облегчить симптомы (но делают это редко) ◦ java.lang.ref.Cleaner since Java 9
94. 94 История #3. Непотизм GC Непотизм (кумовство) — вид фаворитизма, предоставляющий привилегии родственникам или друзьям независимо от их профессиональных качеств.
95. 95 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) { ... } } }
96. 96 Пример public void addLast(Node n) { final var l = last; last = n; if (l == null) { first = n; } else { l.next = n; } }
97. 97 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; } }
98. public void addLast(Node n) { final var l = last; last = n; if (l == null) { first = n; } else { l.next = n; } } 98 Пример public void removeFirst() { if (first != null) { var next = first.next; first = next; if (next == null) { last = null; } } }
99. 99 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям: ◦ Молодое/старое поколения ◦ Minor/Major GC
100. 100 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям: ◦ Молодое/старое поколения ◦ Minor/Major GC ◦ Все достижимое из старого поколения должно переживать Minor GC
101. 101 История #3. Непотизм Young Generation Old Generation
102. 102 История #3. Непотизм new DummyList() DummyList first last Young Generation Old Generation
103. 103 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
104. 104 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
105. 105 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.addLast(...) Young Generation Old Generation
106. 106 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.addLast(...) Young Generation Old Generation
107. 107 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.addLast(...) Young Generation Old Generation
108. 108 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
109. 109 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
110. 110 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.removeFirst(...) Young Generation Old Generation
111. 111 История #3. Непотизм DummyList first last DummyList.removeFirst(...) Young Generation Old Generation
112. 112 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
113. 113 История #3. Непотизм DummyList first last Young Generation Old Generation
114. 114 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям сознательно увеличивает Memory Drag.
115. 115 История #3. Непотизм Сборка мусора по поколениям сознательно увеличивает Memory Drag. Старое поколение - источник ходячих мертвецов
116. 116 История #3. Непотизм Но ведь это искусственный пример?
117. 117 История #3. Непотизм Но ведь это искусственный пример? Tony Printezis о борьбе с непотизмом LinkedHashMap в TwitterJDK: https://youtu.be/M9o1LVfGp2A?t=1391
118. 118 Как обнаружить непотизм?
119. 119 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>)
120. 120 Что делать?
121. 121 Что делать? ◦ Ждать Full GC
122. 122 Что делать? ◦ Ждать Full GC ◦ Занулять ссылки из объектов при удалении
123. 123 /** * 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?
124. /** * 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 ... } 124 java.util.LinkedList: Что делать?
125. 125 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:
126. 126 Что делать? ◦ Ждать Full GC ◦ Занулять ссылки из объектов при удалении
127. 127 Что делать? ◦ Ждать Full GC ◦ Занулять ссылки из объектов при удалении ◦ Увеличить размер молодого поколения -Xmn -XX:NewRatio -XX:NewSize
128. 128 Ходячие объекты-мертвецы А может ли GC вообще не прийти за мертвым объектом?
129. 129 Ходячие объекты-мертвецы
130. 130 История #4. Консерватизм
131. 131 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"); }
132. 132 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?
133. 133 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
134. 134 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
135. 135 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
136. 136 Точный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
137. 137 Точный GC ➢ Поддержка от компилятора
138. 138 Точный GC ➢ Поддержка от компилятора ➢ Генерация карт стека и регистров
139. 139 Точный GC ➢ Поддержка от компилятора ➢ Генерация карт стека и регистров ➢ Карты только в safe-points!
140. 140 Консервативный GC А нельзя ли без поддержки от компилятора?
141. 141 Консервативный GC ➢ Предполагаем худшее: каждое значение может быть указателем ➢ Отсеиваем лишнее в рантайме
142. 142 Консервативный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
143. 143 Консервативный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
144. 144 Консервативный GC stack sp+30h sp+0h registers rax rcx ... rdx r14
145. 145 Консервативный GC ➢ Предполагаем худшее: каждое значение может быть указателем ➢ Отсеиваем лишнее в рантайме ➢ Иногда ошибаемся ⇒ увеличиваем Memory Drag на величину ошибки
146. 146 Консервативный GC Зачем такое нужно?
147. 147 Консервативный GC Зачем такое нужно? ➢ Нет карт ⇒ они не занимают место ➢ Нет карт ⇒ нет затрат на генерацию
148. 148 Консервативный GC Зачем такое нужно? ➢ Нет карт ⇒ они не занимают место ➢ Нет карт ⇒ нет затрат на генерацию ➢ Нет карт ⇒ можно выкинуть safe-points
149. 149 Safe-points 1 - 2 машинные инструкции Обратные дуги циклов и эпилоги
150. 150 Safe-points 1 - 2 машинные инструкции Обратные дуги циклов и эпилоги Ухудшают производительность ⇒ Агрессивно оптимизируются
151. 151 Мир без safe-points
152. 152 Мир без safe-points Производительность растет Размер кода уменьшается
153. 153 Мир без safe-points Производительность растет Размер кода уменьшается Многое работает через safe-points, поэтому потребует переработки
154. 154 Консервативный GC А так вообще делают?
155. 155 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise
156. 156 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise Практика:
157. 157 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise Практика: MobiVM
158. 158 Консервативный GC А так вообще делают? Теория: Boehm GC, 1988, conservative Immix, 2008, mostly-precise Практика: MobiVM scala-native
159. 159 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)
160. 160 Неограниченный Memory Drag Консервативная ошибка: ◦ обычно продлевает жизнь объекта на один или несколько циклов GC (пока ложный корень на стеке)
161. 161 Неограниченный Memory Drag Консервативная ошибка: ◦ обычно продлевает жизнь объекта на один или несколько циклов GC (пока ложный корень на стеке) ◦ иногда продлевает навсегда
162. 162 Неограниченный Memory Drag public class Executor extends Thread { public abstract class Task implements Runnable { } final TaskQueue queue = new TaskQueue(); . . . }
163. 163 Неограниченный Memory Drag public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } }
164. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 164 Неограниченный Memory Drag stack sp+20h addr t
165. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 165 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
166. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 166 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
167. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 167 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
168. 168 Неограниченный Memory Drag Может это искусственный пример?
169. 169 Неограниченный Memory Drag Может это искусственный пример? Нет, это класс java.util.Timer из JDK И там все еще хуже
170. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 170 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h
171. public void mainLoop() { while (true) { synchronized (queue) { while (queue.isEmpty()) { queue.wait(); } Task t = queue.get(); t.run(); } } } 171 Неограниченный Memory Drag stack addr t sp+20h threadReaper
172. 172 Неограниченный Memory Drag Как Вы можете бороться с консервой?
173. 173 Неограниченный Memory Drag Как Вы можете бороться с консервой?
174. 174 Неограниченный Memory Drag Как Вы можете бороться с консервой?
175. 175 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.
176. 176 Выводы Консервативный GC - большая сила, но и большая ответственность
177. 177 Выводы Консервативный GC - большая сила, но и большая ответственность Консерва не только в GC (смотри первый пример)
178. 178 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: ...
179. 179 Заключение
180. 180 Заключение Не нужно пытаться предугадать время жизни объекта и рассчитывать на это в коде!
181. 181 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)
182. 182 Q & A @jugnsk ivan.ugliansky@gmail.com @dbg_nsk