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


Agenda
• Gerenciamento de Memória
• Garbage Collector em Java
• Algoritmos de Garbage Collector
• Dicas


Agenda
• Dicas


• Alocação de recursos (RAM, cache, virtual, swap,
buffer)
• Reciclagem
• Fragmentação
• Recolocação
• Compactação
• Gerenciamento automático


Alocação de Recursos
• Objetos, estruturas de dados
• Blocos de memória
• De onde buscar ?
 RAM fisica, cache, buffer, swap, shared
• Depende da desalocação eficiente


Reciclagem
• Colocar um bloco usado como livre
• Apontar para null
• Depende do tipo de gerenciador


Fragmentação
• Blocos não contiguos
• Memória disponível espalhado entre pequenos
blocos de memória
• É necessário reorganizar e compactar a memória
usada e disponível


• Fragmentação


Recolocação
• Mover dados entre áreas de memória
• Colocar os dados mais acessados em estrutura
otimizadas (MRU, LRU, etc.)
• Atualizar as referências


Compactação
• Evitar fragmentação
• Remover espaços não usados de objetos
contiguos
• Reorganização da memória usada e não usada


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


Gerenciamento Automático
• Java como plataforma, várias linguagens
 JPython, JRuby, Rhino, Scala, Groovy
• Presente em outras linguagens
 Lisp, Eiffel, Haskell, Scheme


Agenda
• Garbage Collector
• Dicas


Heap

HEAP

-Xmx2g


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

Heap

YOUNG OLD

-XX:MaxNewSize=256m
-Xmx2g

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;
}


Heap

YOUNG OLD

-XX:MaxNewSize=256m
-Xmx2g

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();


Heap

YOUNG OLD Perm

-XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=128m
-Xmx2g

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)


Heap

Eden From Eden To Eden
(survivor 1) (survivor 2)

Criação de objetos


Heap


Ocorre um GC na área Young


Heap


Ocorre outro GC na área Young


Heap

To Eden Old

Outro GC ocorre, então objetos que contém
referência são transportados para a área Old


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


Agenda
• Dicas


Algoritmos de GC
• Algoritmos diferentes para cada geração
• Escolhas entre consumo de CPU e pausas
maiores


Algoritmos de GC
• Serial
• Parallel
• Stop the world
• Concurrent
• Compacting
• Non compacting
• Copying


Algoritmos de GC

• Serial

• Parallel


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


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


Algoritmos de GC
• Atualmente os algoritmos mais usados são
 Paralelo
• UseParallelGC
• UseParallelOldGC
 Concorrente
• UseConcMarkSweepGC
• Um recente algoritmo foi lançado
 G1
• Concorrente + paralelo


Agenda
• Dicas


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


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


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
•


Muito Obrigado

Claudio Miranda
claudio@claudius.com.br

http://www.summa.com.br
http://www.soujava.org.br
http://www.claudius.com.br


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