Gerenciamento de Memória pela JVM

Gerenciamento de Memória pela Maquina Virtual Java Claudio Miranda Summa Technologies claudio@summa.com.br

Objetivo Explicar os conceitos de gerenciamento de memória pela Máquina Virtual Java (JVM), Garbage Collector, Algoritmos de GC e Dicas de programação. 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 2

Quem é Claudio Miranda Consultor Sênior pela Summa-Tech Programador open source Ganhador do prêmio Glassfish Awards 2008 Veste as camisas de arquiteto, consultor programador. Palestrante em eventos no Brasil e exterior desde 2001 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 3

Agenda • Gerenciamento de Memória • Garbage Collector em Java • Algoritmos de Garbage Collector • Dicas 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 4

Gerenciamento de Memória • Alocação de recursos (RAM, cache, virtual, swap, buffer) • Reciclagem • Fragmentação • Recolocação • Compactação • Gerenciamento automático 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 6

Gerenciamento de Memória Alocação de Recursos • Objetos, estruturas de dados • Blocos de memória • De onde buscar ?  RAM fisica, cache, buffer, swap, shared • Depende da desalocação eficiente 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 7

Gerenciamento de Memória Reciclagem • Colocar um bloco usado como livre • Apontar para null • Depende do tipo de gerenciador 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 8

Gerenciamento de Memória Fragmentação • Blocos não contiguos • Memória disponível espalhado entre pequenos blocos de memória • É necessário reorganizar e compactar a memória usada e disponível 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 9

Gerenciamento de Memória • Fragmentação 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 10

Gerenciamento de Memória Recolocação • Mover dados entre áreas de memória • Colocar os dados mais acessados em estrutura otimizadas (MRU, LRU, etc.) • Atualizar as referências 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 11

Gerenciamento de Memória Compactação • Evitar fragmentação • Remover espaços não usados de objetos contiguos • Reorganização da memória usada e não usada 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 12

Gerenciamento de Memória 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 13

Gerenciamento de Memória 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 14

Gerenciamento de Memória Gerenciamento Automático • Quando o programador não precisa se preocupar com as tarefas anteriores • Atividades baseadas em padrões de uso da memória • Também chamado de Garbage Collector 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 15

Gerenciamento de Memória Gerenciamento Automático • Java como plataforma, várias linguagens  JPython, JRuby, Rhino, Scala, Groovy • Presente em outras linguagens  Lisp, Eiffel, Haskell, Scheme 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 16

Agenda • Gerenciamento de Memória • Garbage Collector • Algoritmos de Garbage Collector • Dicas 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 17

Heap HEAP -Xmx2g 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 18

Heap • Larga área de memória que armazena objetos e suas referências • É dividido em gerações  Geração Young (ou New ou Eden)  Geração Old (Tenured)  Geração Permanente (PermGem) • O GC ocorre apenas quando a geração não tem espaço para alocação de novos objetos • Automaticamente remove objetos da memória que não possuem referência • Possui diferentes algoritmos de GC 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 19

Heap YOUNG OLD -XX:MaxNewSize=256m -Xmx2g 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 20

Heap • Geração Young  Onde novos objetos são alocados  A alocação de memória é de curta duração  Objetos que não possuem referência são removidos pelo GC  GC ocorre com mais frequência  Tamanho pequeno private String name = “Bruce Lee”; public Result consumidor(Long id) { Result r = processar(id); return r; } 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 21

Heap YOUNG OLD -XX:MaxNewSize=256m -Xmx2g 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 22

Heap • Geração Old  Onde permanecem objetos cujas referências sobreviveram ao GC da área Young  Objetos de longa duração  GC ocorre com menor frequência  Tamanho superior à área Young  Exemplos: • Atributos estáticos, final, Singleton public static String name = “Bruce Lee”; public final Map cache = new HashMap(); private static Loader singleton = new Loader(); 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 23

Heap YOUNG OLD Perm -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=128m -Xmx2g 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 24

Heap • Geração Permanente  Pouca ação de GC  Armazena a estrutura das classes  Armazena informações de reflexão  Objetos de origem nativa (JNI) Não participa do heap (-Xmx) 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 25

Heap Eden From Eden To Eden (survivor 1) (survivor 2) Criação de objetos 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 26

Heap Eden From Eden To Eden Ocorre um GC na área Young 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 27

Heap Eden From Eden To Eden Ocorre outro GC na área Young 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 28

Heap To Eden Old Outro GC ocorre, então objetos que contém referência são transportados para a área Old 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 29

Heap • Na área de memóra Old ocorrem Redimensionamento (-Xms ≠ -Xmx)  Compactação (desfragmentação)  Larga área de memória para ser monitorada  GC ocorre de acordo com a política do algorítmo Old 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 30

Algoritmos de GC • Algoritmos diferentes para cada geração • Escolhas entre consumo de CPU e pausas maiores 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 32

Algoritmos de GC • Serial • Parallel • Stop the world • Concurrent • Compacting • Non compacting • Copying 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 33

Algoritmos de GC • Serial • Parallel 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 34

Algoritmos de GC • Stop the world  Todas as threads são pausadas  Longas pausas • Concurrent  Tarefas de GC efetuadas enquanto a aplicação funciona  Maior consumo de CPU  Menor pausa 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 35

Algoritmos de GC • Compacting  Realocar todos os objetos e liberar memória • Non Compacting  Apenas libera os blocos de memória • Copying  Copia os objetos para qualquer área de memória não prioritária  Libera o espaço 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 36

Algoritmos de GC • Atualmente os algoritmos mais usados são  Paralelo • UseParallelGC • UseParallelOldGC  Concorrente • UseConcMarkSweepGC • Um recente algoritmo foi lançado  G1 • Concorrente + paralelo 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 37

Dicas • Não chame System.gc  organize e reuse seus objetos • Ao criar estruturas de dados, informe o tamanho  new ArrayList(330); • Use Weak References • Não abuse da concatenação de Strings  Use StringBuilder • Use static quando necessário • Política de limpeza de caches 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 39

Dicas • Não abusar de ThreadLocal • Use APIs de alocação direta de memória  ByteBuffer (NIO) • Reutilizar Strings • Em estruturas grandes apontar para null, após o uso  Collections, Arrays 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 40

Dicas • Configurar os parametros de memória -Xmx -Xms -Xss • Escolher apropriadamente o algoritmo da geração • Faça testes de performance • Use ferramentas para auxílio de diagnóstico  Profiler  Monitoramento • 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 41

Muito Obrigado Claudio Miranda claudio@claudius.com.br http://www.summa.com.br http://www.soujava.org.br http://www.claudius.com.br 01/09/2009 Copyright: Claudio Miranda - Evento Escola Regional de Informática do Centro Oeste 1 42

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