Lời nhắn của người dịch: mong muốn dịch lời nhắn đó xuất hiện vào một buổi sáng sớm tháng Sáu sau khi đọc nó trong tình trạng nửa tỉnh nửa mê trên một toa tàu điện ngầm. Đối tượng mục tiêu: những người đang bước những bước đầu tiên trong thế giới Java và do bản chất của nền tảng kỹ thuật cơ bản hoặc mong muốn của họ, họ rất mong muốn tìm hiểu sâu về Java và tìm hiểu tất cả các quy trình “điện động lực học”. Tôi chắc chắn rằng đối với những người đọc bài viết này, đây sẽ là điểm khởi đầu cho cuộc hành trình vào thế giới cấu hình JVM và GC. Thuận gió! Bài viết gốc ở đây Với tư cách là một nhà phát triển, bạn dành vô số thời gian để dọn dẹp các lỗi khỏi ứng dụng Java và đạt được hiệu suất cần thiết. Trong quá trình thử nghiệm, bạn nhận thấy ứng dụng dần dần chạy chậm hơn và cuối cùng nó bị treo hoàn toàn hoặc đơn giản là hiển thị hiệu suất kém. Cuối cùng chấp nhận rằng rò rỉ bộ nhớ xảy ra. Trình thu gom rác Java cố gắng hết sức để giải quyết những rò rỉ này. Nhưng chỉ có rất nhiều điều có thể làm được khi gặp phải những tình huống như thế này. Bạn cần các cách để xác định các lệnh gọi rò rỉ bộ nhớ, xác định nguyên nhân và hiểu vai trò của trình thu gom rác Java trong việc ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của ứng dụng.
Các triệu chứng chính của rò rỉ bộ nhớ Java
Có một số triệu chứng cho thấy ứng dụng có vấn đề rò rỉ bộ nhớ. Hiệu suất giảm nhẹ, chứ không phải ứng dụng bị lỗi đột ngột, chỉ cho thấy rò rỉ bộ nhớ. Sự cố có thể xảy ra mọi lúc trong quá trình hoạt động hoặc chỉ khi ứng dụng bắt đầu hoạt động với một lượng lớn dữ liệu hoặc ngược lại, bạn bắt đầu mở rộng ứng dụng. Ứng dụng có thể sẽ hiển thị lỗi hết bộ nhớ sau khi rò rỉ đã tiêu tốn hết tài nguyên bộ nhớ có sẵn. Nếu bạn khởi động lại ứng dụng và hy vọng điều tốt nhất, bạn sẽ gặp phải sự cố lặp đi lặp lại cho đến khi lỗi rò rỉ được khắc phục. Nói chung, rò rỉ bộ nhớ xảy ra khi các tham chiếu đối tượng tích lũy thay vì giải phóng bộ nhớ. Chúng chiếm toàn bộ bộ nhớ khả dụng và khiến ứng dụng không thể truy cập vào các tài nguyên mà nó cần.
Lỗi cấu hình xuất hiện do rò rỉ bộ nhớ
Trước khi xem xét các tình huống gây ra sự cố về bộ nhớ Java và tiến hành phân tích, bạn cần đảm bảo rằng nghiên cứu đó không liên quan đến một vấn đề hoàn toàn khác. Một số lỗi hết bộ nhớ xảy ra do nhiều lỗi khác nhau, chẳng hạn như lỗi cấu hình. Ứng dụng có thể thiếu bộ nhớ heap hoặc có thể xung đột với các ứng dụng khác trên hệ thống. Nếu bạn bắt đầu nói về các vấn đề về bộ nhớ nhưng không thể tìm ra nguyên nhân gây rò rỉ, hãy xem xét ứng dụng theo cách khác. Bạn sẽ thấy rằng bạn cần thực hiện các thay đổi đối với luồng hoàn thiện hoặc tăng lượng không gian tạo vĩnh viễn, đây là một vùng bộ nhớ JVM để lưu trữ mô tả về các lớp Java và một số dữ liệu bổ sung.
Lợi ích của công cụ giám sát bộ nhớ
Các công cụ giám sát bộ nhớ cung cấp khả năng hiển thị rõ hơn về việc sử dụng các tài nguyên sẵn có của ứng dụng Java. Bằng cách sử dụng phần mềm này, bạn tiến một bước tới việc thu hẹp việc tìm kiếm gốc rễ của vấn đề rò rỉ bộ nhớ và các sự cố hiệu suất khác. Các công cụ này có nhiều danh mục và bạn có thể cần sử dụng nhiều ứng dụng khác nhau để tìm ra cách gắn cờ chính xác cho sự cố và điều gì đã xảy ra, ngay cả khi bạn đang xử lý vấn đề rò rỉ bộ nhớ. Tệp kết xuất vùng heap cung cấp thông tin cần thiết để phân tích bộ nhớ Java. Trong trường hợp này, bạn cần sử dụng hai công cụ: một để tạo tệp kết xuất và một công cụ khác để phân tích chi tiết. Giải pháp này cung cấp thông tin chi tiết về những gì đang xảy ra với ứng dụng. Sau khi công cụ xác định chính xác vị trí có thể xảy ra sự cố và hoạt động để thu hẹp khu vực nhằm phát hiện vị trí chính xác của sự cố. Và khoảng thời gian này là khoảng thời gian dài nhất và căng thẳng nhất của quá trình thử và sai. Trình phân tích bộ nhớ chỉ ra một số vấn đề trong mã của bạn, nhưng bạn không hoàn toàn chắc chắn ứng dụng của mình đang gặp phải vấn đề gì. Nếu bạn vẫn gặp phải lỗi tương tự, hãy bắt đầu lại và xử lý một lỗi khác có thể xảy ra. Thực hiện từng thay đổi một và cố gắng lặp lại lỗi đó. Bạn sẽ cần để ứng dụng chạy một lúc để lặp lại các điều kiện lỗi. Nếu có rò rỉ bộ nhớ trong lần kiểm tra đầu tiên, hãy nhớ tải thử ứng dụng. Một ứng dụng có thể hoạt động tốt với một lượng nhỏ dữ liệu nhưng lại có thể gặp phải các lỗi tương tự khi làm việc với một lượng lớn dữ liệu. Nếu lỗi tương tự vẫn xảy ra, bạn cần phải bắt đầu lại và tìm kiếm nguyên nhân khác có thể xảy ra. Các công cụ giám sát bộ nhớ chứng minh tính hữu dụng của chúng khi ứng dụng hoạt động hoàn toàn. Bạn có thể giám sát hiệu suất JVM từ xa và chủ động phát hiện các tình huống lỗi trước khi nhà phát triển đi sâu vào vấn đề và thu thập dữ liệu hiệu suất lịch sử để giúp cải thiện kỹ thuật lập trình của họ trong tương lai và xem Java hoạt động như thế nào khi chịu tải nặng. Nhiều giải pháp bao gồm các chế độ cảnh báo "nguy hiểm" hoặc các chế độ tương tự khác để nhà phát triển có thể biết ngay điều gì đang xảy ra. Mọi nhà phát triển đều không muốn một ứng dụng quan trọng trong quá trình sản xuất gặp sự cố và gây thiệt hại hàng chục hoặc hàng trăm nghìn đô la trong thời gian ngừng hoạt động của ứng dụng, vì vậy các công cụ giám sát bộ nhớ sẽ giảm thời gian phản hồi của nhà phát triển. Các ứng dụng giám sát bộ nhớ cho phép bạn bắt đầu quá trình chẩn đoán ngay lập tức, thay vì yêu cầu bạn đến gặp khách hàng, nơi không ai cho bạn biết chính xác lỗi nào đã xảy ra hoặc mã lỗi mà ứng dụng đã tạo ra. Nếu bạn thường xuyên gặp phải các vấn đề về bộ nhớ và hiệu năng của ứng dụng Java, hãy đi sâu vào quá trình thử nghiệm. Xác định từng khu vực yếu trong quá trình phát triển và thay đổi chiến lược thử nghiệm của bạn. Tham khảo ý kiến đồng nghiệp và so sánh các phương pháp thử nghiệm của bạn với các phương pháp thực hành tốt nhất hiện có. Đôi khi bạn cần sửa lại một đoạn mã nhỏ và sau đó đảm bảo tác động lâu dài đến toàn bộ ứng dụng.
Vai trò của Garbage Collector đối với bộ nhớ Java và rò rỉ bộ nhớ
Garbage Collector trong Java đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất ứng dụng và mức sử dụng bộ nhớ. Nó tìm kiếm các đối tượng không sử dụng (đã chết) và xóa chúng. Các đối tượng này không còn chiếm bộ nhớ nữa, vì vậy ứng dụng của bạn tiếp tục đảm bảo tính sẵn có của tài nguyên. Đôi khi ứng dụng không cung cấp cho GC đủ thời gian hoặc nguồn lực để loại bỏ các đối tượng chết và chúng tích tụ lại. Bạn có thể gặp phải tình huống có quyền truy cập tích cực vào các đối tượng mà bạn cho rằng đã chết. Người thu gom rác không thể làm gì về việc này vì... cơ chế quản lý bộ nhớ tự động của nó bỏ qua các đối tượng đang hoạt động. Thông thường, trình thu gom rác hoạt động tự động, nhưng bạn cần điều chỉnh hành vi của nó để ứng phó với các vấn đề nghiêm trọng về bộ nhớ. Tuy nhiên, bản thân GC có thể gây ra vấn đề về hiệu suất.
khu vực GC
Bộ thu gom rác tách các đối tượng thành các khu vực khác nhau để tối ưu hóa việc lắp ráp. Thế hệ trẻ có những đồ vật bị chết đi nhanh chóng. Người thu gom rác thường làm việc ở khu vực này từ lúc phải dọn dẹp. Các đối tượng vẫn còn sống sau khi đạt đến một khoảng thời gian nhất định sẽ được chuyển sang Thế hệ cũ. Trong khu vực Thế hệ cũ, các đồ vật tồn tại rất lâu và không được người sưu tập lấy đi thường xuyên. Tuy nhiên, khi bộ thu thập đang chạy trong phạm vi, ứng dụng sẽ thực hiện một thao tác lớn trong đó bộ thu thập xem xét các đối tượng trực tiếp để dọn sạch rác. Kết quả là các đối tượng ứng dụng được đặt tại khu vực tạo vĩnh viễn cuối cùng. Thông thường, các đối tượng này bao gồm siêu dữ liệu JVM cần thiết. Ứng dụng không tạo ra nhiều rác trong Thế hệ vĩnh viễn nhưng cần một trình thu thập để loại bỏ các lớp khi các lớp đó không còn cần thiết nữa.
Mối quan hệ giữa Garbage Collector và thời gian phản hồi
Trình thu gom rác, bất kể mức độ ưu tiên thực thi của các luồng ứng dụng, sẽ dừng chúng mà không cần chờ hoàn thành. Hiện tượng này được gọi là sự kiện "Stop the World". Vùng Young Generation của trình thu gom rác có tác động nhỏ đến hiệu suất nhưng sẽ có vấn đề đáng chú ý nếu GC đang thực hiện dọn dẹp chuyên sâu. Bạn rơi vào tình huống GC nhỏ Thế hệ trẻ liên tục chạy hoặc Thế hệ cũ rơi vào trạng thái không kiểm soát được. Trong tình huống như vậy, bạn cần cân bằng tần số Thế hệ trẻ với hiệu suất đòi hỏi phải tăng quy mô của khu vực thu gom này. Các vùng Thế hệ cố định và Thế hệ cũ của trình thu gom rác có tác động đáng kể đến hiệu suất ứng dụng và mức sử dụng bộ nhớ. Hoạt động dọn dẹp rác chủ yếu này đi qua đống để đẩy các vật thể chết ra ngoài. Quá trình này mất nhiều thời gian hơn so với một bản dựng nhỏ và tác động đến hiệu suất có thể mất nhiều thời gian hơn. Khi cường độ lọc cao và kích thước vùng Thế hệ cũ lớn, hiệu suất của toàn bộ ứng dụng sẽ bị sa lầy do sự kiện "Stop the world". Tối ưu hóa việc thu thập rác yêu cầu giám sát tần suất chạy chương trình, tác động đến hiệu suất tổng thể và cách điều chỉnh cài đặt ứng dụng để giảm tần suất giám sát. Bạn có thể cần xác định cùng một đối tượng được đặt nhiều lần mà ứng dụng không cần phải tự ngăn mình khỏi vị trí đó hoặc bạn có thể cần tìm các điểm nén đang cản trở toàn bộ hệ thống. Để có được sự cân bằng phù hợp đòi hỏi phải hết sức chú ý đến mọi thứ, từ tải CPU đến chu kỳ thu gom rác, đặc biệt nếu Thế hệ Trẻ và Thế hệ Cũ không cân bằng. Giải quyết rò rỉ bộ nhớ và tối ưu hóa việc thu thập rác giúp cải thiện hiệu suất của ứng dụng Java. Bạn thực sự đang tung hứng rất nhiều bộ phận chuyển động. Nhưng với phương pháp khắc phục sự cố phù hợp và các công cụ phân tích được thiết kế để cung cấp khả năng hiển thị chặt chẽ, bạn sẽ chạm tới ánh sáng ở cuối đường hầm. Nếu không, bạn sẽ gặp phải các vấn đề liên quan đến hiệu suất. Việc sắp xếp và giám sát bộ nhớ cẩn thận đóng một vai trò quan trọng trong ứng dụng Java. Bạn cần kiểm soát hoàn toàn sự tương tác giữa thu gom rác, xử lý đối tượng và hiệu suất để tối ưu hóa ứng dụng của mình và tránh lỗi hết bộ nhớ. Các công cụ giám sát giúp bạn nắm bắt được các vấn đề tiềm ẩn và nêu bật các xu hướng sử dụng bộ nhớ để bạn chủ động xử lý sự cố. Rò rỉ bộ nhớ thường cho thấy sự kém hiệu quả của việc khắc phục sự cố theo cách thông thường, đặc biệt nếu bạn gặp phải các giá trị tham số cấu hình không chính xác, nhưng việc giải quyết các vấn đề liên quan đến bộ nhớ có thể giúp bạn nhanh chóng tránh được các sự cố cản trở bạn. Sự hoàn hảo của việc điều chỉnh bộ nhớ Java và GC giúp quá trình phát triển của bạn dễ dàng hơn nhiều.
GO TO FULL VERSION