Java Garbage Collection Angelika Kusel 0055089 berblick n

Java Garbage Collection Angelika Kusel, 0055089

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

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

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

GC-Algorithmen/Verfahren (1/2) n n n 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) n Reference Counting -> ältestes Verfahren, nicht in Java verwendet n Mark and Sweep n Mark and Compact n Stop and Copy n Generation Scavenging n Train Algorithmus

Mark and Sweep n 2 Phasen: mark-Phase und sweep-Phase n mark-Phase: ¨ Markierung aller von den Wurzelzeigern aus erreichbaren Objekte n 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 0 32 64 3) Biege Wurzelzeiger und die Zeiger in den Blöcken auf die neue Zieladresse um 4) Verschiebe die Blöcke auf die neue Zieladresse

Stop and Copy (1/2) a b c d e unbenützt f to Space from Space a b c d e f a d to Space from Space scan a b c d from Space e f a free d c to Space scan == free

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

Generation Scavenging n n Variante des Stop and Copy Unterscheidung zwischen kurzlebigen und langlebigen Objekten Wurzelzeiger new. From new. To old. From old. To

Train Algorithmus (1/5) n n n 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 1. 2 1. 3 Zug 2 2. 1 2. 2 2. 3 Zug 3 3. 1 3. 2 3. 3 1. 4 3. 5

Train Algorithmus (2/5) n Welche Objekte müssen kopiert werden? Wurzelzeiger a Remembered Sets n n n b c c d e f d 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

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

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

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

Aufbau in Java Hotspot VM 1. 3. 1 n vereinigt mehrere Verfahren Anlage neuer Objekte nursery from Survivor Space to Survivor Space new. Space Platz für langlebige Objekte Mark and Compact (default) oder Train Algorithmus old. Space Heap

ab Java Hotspot VM 1. 4. 1 n 2 zusätzliche parallele GC-Verfahren (für parallele Anwendungen) n Für die junge Generation ¨ Parallel Collector (paralleles Stop & Copy - Verfahren) Für die alte Generation ¨ Concurrent Mark & Compact Collector n

Anpassung des GCs n n -Xincgc Umschaltung auf Train Algorithmus -XX: +Use. Parallel. GC 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