Java Garbage Collection Angelika Kusel,

Überblick Was ist Garbage Collection? Vor- und Nachteile von GC GC-Algorithmen/Verfahren Java Garbage Collection Anpassung des Java GCs an die eigene Anwendung

Was ist Garbage Collection? automatische Erkennung und Freigabe von nicht mehr referenzierten Objekten somit zurück gewonnener Speicher steht dem System wieder zur Verfügung a b a = b;ab

Vor- und Nachteile Vorteile: kein explizites Freigeben von Speicher nötig Beseitigung von folgenden Fehlerquellen zu frühe Freigabe (Dangling Pointer) gar keine Freigabe Nachteile: zusätzlicher Overhead, der vom Laufzeitsystem bewältigt werden muss

GC-Algorithmen/Verfahren (1/2) 2 grundsätzliche Aufgaben: Garbage-Objekte erkennen Speicherplatz dem Programm wieder zugänglich machen lebendige Objekte sind solche, die von einem Wurzelzeiger aus erreicht werden können Wurzelzeiger finden sich in: lokalen Variablen am Stack in globalen (statischen) Variablen in Registern Heap

GC-Algorithmen/Verfahren (2/2) Reference Counting -> ältestes Verfahren, nicht in Java verwendet Mark and Sweep Mark and Compact Stop and Copy Generation Scavenging Train Algorithmus

Mark and Sweep 2 Phasen: mark-Phase und sweep-Phase mark-Phase: Markierung aller von den Wurzelzeigern aus erreichbaren Objekte sweep-Phase: sequentieller Heap-Durchlauf Zurücksetzen der Markierung Freigabe von unmarkierten Objekten

Mark and Compact -> verdichtende Variante von Mark and Sweep 1) mark(); 2) berechne für jeden markierten Block die Zieladresse nach Verdichtung 3) Biege Wurzelzeiger und die Zeiger in den Blöcken auf die neue Zieladresse um 4) Verschiebe die Blöcke auf die neue Zieladresse 03264

Stop and Copy (1/2) to Space unbenützt from Space abcdef to Space from Space abcdef ad abcdef to Space ad c scan free scan == free

Stop and Copy (2/2) Vorteile: verdichtendes Einpaß-Verfahren (vgl. Mark and Compact: 1 Mark-Phase plus 3 Sweep-Phasen) Laufzeit abhängig von der Anzahl der lebenden Objekte (bei Mark and Sweep: abhängig von Heapgröße) Nachteile: nur die Hälfte des Heaps kann verwendet werden das Kopieren der Objekte kostet Zeit

Generation Scavenging Variante des Stop and Copy Unterscheidung zwischen kurzlebigen und langlebigen Objekten newFromnewTo oldFromoldTo Wurzelzeiger

Train Algorithmus (1/5) inkrementelles Verfahren der gesamte Heap ist in Blöcke gleicher Größe unterteilt bei jedem Aufruf wird 1 Block mit dem Stop and Copy Verfahren bereinigt (jeweils der erste Waggon im Zug mit der niedrigsten Nummer) Zug 1 Zug 2 Zug 3

Train Algorithmus (2/5) Welche Objekte müssen kopiert werden? Wohin werden die Objekte kopiert? -> abhängig davon, von wo das Objekt erreicht wird von Wurzelzeiger: in den letzten Waggon des letzten Zugs (nicht erster Zug), wenn voll -> neuer Zug von einem Waggon des Zugs z: in den letzten Waggon des Zugs z, wenn voll -> neuer Waggon im Zug z abcedf Remembered Sets c d Wurzelzeiger

Train Algorithmus (3/5) R A C S DE T F B B, F S DE T F B C, R R A C Annahme: max. 3 Objekte finden in einem Waggon Platz

Train Algorithmus (4/5) T F B E, S R A C S DE

Train Algorithmus (5/5) B C R A S DE T F C B R A S T

Aufbau in Java Hotspot VM vereinigt mehrere Verfahren newSpace oldSpace nursery fromto Survivor Space Heap Anlage neuer Objekte Platz für lang- lebige Objekte Mark and Compact (default) oder Train Algorithmus

ab Java Hotspot VM zusätzliche parallele GC-Verfahren (für parallele Anwendungen) Für die junge Generation Parallel Collector (paralleles Stop & Copy - Verfahren) Für die alte Generation Concurrent Mark & Compact Collector

Anpassung des GCs -Xincgc Umschaltung auf Train Algorithmus -XX:+UseParallelGC Umschaltung auf parallele GC -verbose:gc bzw. –Xloggc:file erzeugt Ausgabe bei jedem GC-Lauf (zur Analyse des Verhaltens des GCs) zahlreiche weitere Parameter zur Steuerung der Größe bzw. der Größenverhältnisse