Garbage Collection unter .NET

Präsentation zum Thema: "Garbage Collection unter .NET"—  Präsentation transkript:

1 Garbage Collection unter .NET
Optimierung Finalization Resurrection

2 Vorteile von Garbage Collection
Kein explizites Freigeben von Speicher Beseitigung möglicher Fehlerquellen Keine Fragmentierung des Heaps Performance-Vorteil Garantierte „locality of reference“ bei Erzeugung Durch Verdichtung des Heaps rücken langlebige Objekte zusammen

3 Mark & Compact Markieren aller erreichbaren Objekte, Entfernen aller nicht markierten

4 Mark & Compact Verdichtung des Heaps, Neuberechnung der Zeiger (auch members)

5 Optimierung durch Generationen
Für die meisten Applikationen gilt: Je neuer ein Objekt, desto kürzer die Lebenszeit, und je älter, desto länger wird die Lebenszeit sein Neuere Objekte haben stärkere Beziehungen untereinander und werden öfter verwendet Und: Teile des Heaps zu bearbeiten ist effizienter als den gesamten zu verdichten Optimierung durch differenzierte Behandlung von Objekten unterschiedlichen Alters

6 Generationen Neue Objekte sind „Generation 0“
Objekte, die einen GC-Lauf überleben, erreichen die nächsthöhere Generation

7 Generationen: Performance
GC kann Freigabe auf Generation 0 beschränken Da neuere Objekte meist kurze Lebensdauer haben, wird in Gen. 0 meist mehr Speicher freigegeben als in den anderen Beschränkung der Mark-Traversierung Innere Referenzen werden nur verfolgt bei neuen Objekten alten Objekte, auf die seit der letzen Collection geschrieben wurde

8 Multi-Threading Wenn GC eine Collection starten will, müssen alle Threads angehalten werden Mechanismen Fully interruptible code Safe Points (vom JITC in Code eingefügt) Für unmanaged code „Hijacking“ um Thread anzuhalten Thread kann während Collection weiterlaufen „pinned objects“ erforderlich

9 Finalization Ressourcen müssen freigegeben werden
GC vergibt Speicher, gibt ihn wieder frei aber nicht möglich für unbekannte Ressourcen Netzwerkverbindungen Dateihandles Datenbanken, etc. Objekt kann durch Finalization Ressourcen freigeben, wenn es durch GC entfernt wird

10 Finalization – Code Beispiel
Public class NetworkObj { NetworkResource res; Public NetworkObj() { res = new NetworkResource(); } ... ~NetworkObj() { res.close();

11 Finalization: Behandlung
Enthält ein Objekt eine Finalize-Methode, wird ein Zeiger auf das Objekt in die Finalization Queue gestellt (bei Erzeugung des Objekts)

12 Finalization: Behandlung
Wird ein Objekt als Garbage betrachtet, und befindet sich ein Zeiger darauf im Fin.-Queue, wird dieser in den „F-reachable Queue“ kopiert

13 Finalization: Behandlung
Objekte im F-reachable Queue können noch NICHT freigegeben werden, da erst ihre Finalize-Methode aufgerufen werden muß

14 Finalization: Behandlung
Separater Thread wird gestartet, der die Objekte im F-reachable Queue abarbeitet Objekte können erst im nächsten GC-Lauf tatsächlich freigegeben werden!

15 Finalization Nachteile
Erzeugung von Objekten mit Finalize-Methode dauert länger Freigabe dauert länger (Aufrufe der Methoden erforderlich) Speicher wird nicht sofort freigegeben Ist kein (deterministischer) Destruktor Darf nicht direkt aufgerufen werden Zeitpunkt und Reihenfolge der Ausführung sind willkürlich Nur verwenden wenn wirklich nötig

16 Dispose Die meisten Ressourcen wollen möglichst früh wieder freigegeben werden Unteilbare Ressourcen (z.B. Datei) können durch die Nicht-Vorhersagbarkeit des Freigabe-Zeitpunktes problematisch sein Lösung: (manuell aufrufbare) Freigabe-Methode Finalize als Backup

17 Dispose In der Dispose-Methode kann durch System.GC.SuppressFinalize(this); der Zeiger aus dem Finalization Queue entfernt werden, Finalize wird nicht aufgerufen Vorteile: Wird explizit Dispose() aufgerufen (Normalfall), wird das Freigeben effizienter Wird vergessen, gibt der GC die Ressourcen frei

18 Resurrection F-reachable Queue Zeiger werden als Wurzelzeiger aufgefaßt D.h. das Objekt ist tot, wird in den Queue verschoben und lebt wieder bis zur nächsten Collection (der Zeiger ist dann entfernt) Objekt kann in Finalize eine globale oder statische Referenz auf sich selbst erzeugen wird „resurrected“, da wieder erreichbar Allerdings wird Finalize das nächste Mal nicht mehr ausgeführt

19 Resurrection Nutzen von Resurrection
z.B. für Objekt-Pool hilfreich für Objekte mit zeitintensiven Konstruktoren (z.B. Datenbankverbindung) Im Normalfall nicht verwenden, da schwer zu durchschauen

20 WeakReference Direkte Referenzen sind „strong references“
„weak references“ für Objekte, die man später zwar wieder braucht, die das System aber bei Bedarf freigeben darf sr = new SomeObject(); WeakReference wr = new WeakReference(sr); sr = null; ... sr = (SomeObject)wr.Target; if (sr==null) sr = new SomeObject();

21 Direkte Interaktion mit dem GC
System.GC.Collect(); System.GC.Collect(int generation); System.GC.GetGeneration(object); System.GC.GetTotalMemory(); System.GC.KeepAlive(object); System.GC.SuppressFinalize(object); System.GC.ReRegisterForFinalize(object); System.GC.WaitForPendingFinalizers();

22 Literatur Kevin Burton: .NET Common Language Runtime Unleashed, Sams Publishing 2002 Dave Stutz, Ted Neward, Geoff Shilling: Shared Source CLI Essentials. O'Reilly 2003