Документ посвящен внутреннему устройству JVM и оптимизации Java-приложений, включая управление памятью, сборку мусора и методы профилирования. Рассматриваются разные виды памяти в JVM, возможности оптимизации, а также инструменты для профилирования и диагностики утечек памяти. Описаны примеры использования weak и soft ссылок для предотвращения утечек, а также практические рекомендации по управлению ресурсами.

1. JVM изнутри
Оптимизация и
профилирование
Константин Слисенко
JazzTeam, Senior Software Engineer

2. Сколько нужно программистов
чтобы заменить сгоревшую
лампочку?
+ ?

3. Сколько нужно программистов
чтобы заменить сгоревшую
лампочку?
+ ?
Ни одного!
Это проблема железа.

4. О чѐм я расскажу
• Внутреннее устройство JVM
o Виды памяти
Сборка мусора
o
• Оптимизация JVM
o Опции памяти
Как избегать memory leaks
o
• Профилирование java-приложений
o Утилиты в составе JDK
o VisualVM

5. Память в JVM: stack
Thread 1 Thread 3 Отдельный для каждого потока
Stack Thread 2 Thread 4 Используется для хранения
• Локальных переменных
• Аргументов методов
Eden • Значений примитивных типов
(int, float, double, char, ...)
Heap Настройка
Survivor -Xss256k
space
Old
Perm gen space

6. Память в JVM: heap space
Thread 1 Thread 3 Heap используется для хранения
Stack объектов
Thread 2 Thread 4
Настройка
-Xms256m - минимальный размер
Eden -Xmx512m - максимальный размер
-XX:NewRatio=2 - соотношение eden
+ survivor/old
Heap
Survivor Eden
space
• Молодые объекты
• Когда переполняется, GC
Old выполняет быструю сборку
мусора (затрагивается только
эта область, выжившие объекты
переносятся в survivor space)
Perm gen space
• Хранит временные объекты
внутри методов

7. Память в JVM: heap space
Thread 1 Thread 3 Heap используется для хранения
объектов
Stack Thread 2 Thread 4
Survivor
• Объекты, пережившие одну
Eden сборку мусора
Tenured generation
Heap
Survivor • объекты, пережившие много
сборок мусора: менеджеры
space ресурсов, синглтоны
• при заполнении выполняется
Old полная сборка мусора, она
затрагивает все объекты
JVM, дорогостоящий процесс
Perm gen space System.gc() вызывает полную сборку
мусора

8. Память в JVM: perm gen
Thread 1 Thread 3 Permanent generation
Stack Thread 2 Thread 4 Хранение мета-информации о
классах и методах
Eden Настройка
-XX:PermSize=32m
-XX:MaxPermSize=128m
Heap
Survivor Изменение размера - дорогостоящая
space операция, лучше задать размер
сразу
Old
Perm gen space

9. Сборка мусора
Garbage - структуры данных в памяти, к которым больше нет доступа из
программы
Сборщик мусора - фоновый процесс, который освобождает память от
мусора
Основные сборщики мусора
Copy collection
• Самый простой алгоритм
• Копируем нужные объекты из eden в survivor, чистим eden
• Stop the world pauses
Mark sweep compact
• mark - помечаем неиспользуемые объекты
• sweep - удаляем их
• compact - смещаем их к началу памяти

10. Memory leaks
Возникают из-за забытых ссылок, особенно на "тяжѐлые объекты"
// Some image loading functionality
Map<String, Bitmap> images = new HashMap<String, Bitmap>();
// We use this method for image caching
public Bitmap getBitmap(String name) {
if (!images.contains(name)) {
// loadBitmap is slow operation, we use caching to speed up this process
images.put(name, loadBitmap(name));
}
return images.get(name);
}
...
// Somewhere in the application
gallery.onNext(new GalleryListener(Gallery g, String name) {
g.setImage(getBitmap(name));
});
Ссылки на тяжѐлые битмапы сохраняются, сборщик мусора не может
очистить эти объекты, память переполняется

11. Как избегать memory leaks
Кеширование больших объектов
Используйте weak и soft references
WeakReference - GC удаляет объект если на него нет "сильных" ссылок
SoftReference - объект удаляется при нехватке памяти в системе
Оптимизируем пример
Map<String, WeakReference<Bitmap>> images = new
HashMap<String, WeakReference<Bitmap>>();
// We use this method for image caching
public Bitmap getBitmap(String name) {
if (!images.contains(name) || images.get(name).get() == null) {
// loadBitmap is slow operation, we use caching to speed up this process
images.put(name, new WeakReference(loadBitmap(name)));
}
return images.get(name);
}

12. Как избегать memory leaks
Закрываем потоки, сокеты, соединения
OutputStream out = new FileOutputStream();
try {
// Work with stream
} finally {
out.close();
}
PreparedStatement stmt = createStatement();
ResultSet rs = null;
try {
rs = stmt.executeQuery();
// Work with result set
} finally {
if (stmt != null) {
stmt.close();
}
if (rs != null) {
rs.close();
}
}

13. Профилирование
Анализ работы программы
• Замер времени на выполнения методов
• Замер расходуемой памяти
• Загрузка CPU
Цель
• Нахождение "узких мест", далее
оптимизация
• Определение утечек памяти, исправление

14. Профилирование в java
JMX - Java Management Extensions
• Технология для управления и
мониторинга java-приложений
• Работа как с локальными, так и с
удалѐнными приложениями
• Поддерживает авторизацию
• VisualVM использует JMX

15. Утилиты в составе JDK
jps - вывод списка JVM в системе
jinfo - вывод конфигурационной информации о java-
процессе
jstack - вывод стектрейсов всех потоков java-процесса
jstat - сбор статистики производительности
jmap - сбор статистики используемой памяти
jhat - просмотр heap

16. VisualVM

17. Спасибо за внимание!
Вопросы?
Константин Слисенко
kslisenko@gmail.com