Κοινή χρήση τεχνολογίας

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

εισαγωγή

Η Java Virtual Machine (JVM) είναι το βασικό στοιχείο της πλατφόρμας Java, η οποία επιτρέπει στα προγράμματα Java να εκτελούνται σε όλες τις πλατφόρμες. Το JVM δεν είναι μόνο υπεύθυνο για την εκτέλεση του bytecode Java, αλλά διαχειρίζεται επίσης βασικές εργασίες όπως η εκχώρηση μνήμης και η συλλογή σκουπιδιών. Η βαθιά κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του JVM είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική ρύθμιση της απόδοσης. Αυτό το άρθρο θα παρουσιάσει λεπτομερώς την αρχή λειτουργίας του JVM, συμπεριλαμβανομένου του μοντέλου μνήμης, του μηχανισμού συλλογής σκουπιδιών και θα μοιραστεί μερικές πρακτικές τεχνικές συντονισμού απόδοσης JVM.

Πώς λειτουργεί το JVM

1. Αρχιτεκτονική JVM

Το JVM αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα μέρη:

• ClassLoader: Υπεύθυνος για τη φόρτωση αρχείων κλάσης Java στο JVM.
• Περιοχή δεδομένων χρόνου εκτέλεσης: Συμπεριλαμβανομένης της περιοχής μεθόδων, του σωρού, του μετρητή προγράμματος, της στοίβας εικονικής μηχανής και της στοίβας τοπικής μεθόδου.
• Μηχανή εκτέλεσης: Υπεύθυνος για την εκτέλεση εντολών bytecode.
• Εγγενής διεπαφή: Επιτρέπει στον κώδικα Java να αλληλεπιδρά με προγράμματα γραμμένα σε άλλες γλώσσες.

2. Μοντέλο μνήμης

Το μοντέλο μνήμης JVM χωρίζεται κυρίως στους ακόλουθους τομείς:

• Περιοχή Μεθόδου: Αποθηκεύει πληροφορίες κλάσης, σταθερές, στατικές μεταβλητές κ.λπ. που έχουν φορτωθεί από την εικονική μηχανή.
• Σωρός: Αποθηκεύει στιγμιότυπα αντικειμένων και πίνακες Είναι η περιοχή δεδομένων χρόνου εκτέλεσης του JVM και η κύρια περιοχή για τη συλλογή σκουπιδιών.
• Μετρητής προγράμματος: Ένδειξη αριθμού γραμμής του bytecode που εκτελείται από το τρέχον νήμα.
• Στοίβα VM: Όταν εκτελείται κάθε μέθοδος, θα δημιουργηθεί ένα πλαίσιο στοίβας για την αποθήκευση πληροφοριών όπως τοπικές μεταβλητές, στοίβες λειτουργίας και δυναμικές συνδέσεις.
• Στοίβα εγγενούς μεθόδου: Χρησιμοποιείται για την υποστήριξη της εκτέλεσης τοπικών μεθόδων.

3. Μηχανισμός αποκομιδής σκουπιδιών

Ο μηχανισμός συλλογής σκουπιδιών του JVM είναι κυρίως υπεύθυνος για την ανακύκλωση αντικειμένων που δεν χρησιμοποιούνται πλέον και την απελευθέρωση χώρου στη μνήμη. Η συλλογή απορριμμάτων χωρίζεται κυρίως στα ακόλουθα στάδια:

• Βαθμολόγηση: Προσδιορίστε ποια αντικείμενα είναι προσβάσιμα, δηλαδή, υπάρχουν ακόμα αντικείμενα αναφοράς.
• Σκούπισμα: Ανάκτηση του χώρου μνήμης που καταλαμβάνεται από όλα τα μη προσβάσιμα αντικείμενα.
• Συμπίεση: Μετακινήστε τα σωζόμενα αντικείμενα για να μειώσετε τον κατακερματισμό της μνήμης.

Συμβουλές συντονισμού απόδοσης JVM

1. Επιλέξτε τον σωστό συλλέκτη σκουπιδιών

Η JVM παρέχει μια ποικιλία συλλεκτών απορριμμάτων, όπως:

• Σειρά GC: Κατάλληλο για μικρές εφαρμογές.
• Παράλληλος συλλέκτης απορριμμάτων (Parallel GC): Κατάλληλο για διακομιστές πολλαπλών πυρήνων για βελτίωση της απόδοσης.
• Συλλέκτης απορριμμάτων CMS (Concurrent Mark Sweep).: Ελαχιστοποίηση του χρόνου παύσης, κατάλληλο για διαδραστικές εφαρμογές.
• Συλλέκτης απορριμμάτων G1 (Garbage-First).: Κατάλληλο για μεγάλους σωρούς μνήμης, παρέχοντας προβλέψιμους χρόνους παύσης.

Η επιλογή ενός κατάλληλου συλλέκτη απορριμμάτων με βάση τα χαρακτηριστικά της εφαρμογής είναι το πρώτο βήμα στον συντονισμό απόδοσης.

2. Προσαρμόστε το μέγεθος της μνήμης σωρού

Η σωστή ρύθμιση του μεγέθους της μνήμης σωρού μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της συλλογής σκουπιδιών. Συνήθως, η μνήμη σωρού μπορεί να συντονιστεί μέσω των ακόλουθων παραμέτρων:

• -Xms: Ορίστε το αρχικό μέγεθος μνήμης σωρού.
• -Xmx: Ορίστε το μέγιστο μέγεθος μνήμης σωρού.

3. Βελτιστοποιήστε τη στρατηγική συλλογής σκουπιδιών

• Επιλέξτε τη σωστή στρατηγική συλλογής σκουπιδιών: Για παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε παράλληλη συλλογή για τη νέα γενιά και συλλογή CMS ή G1 για την παλιά γενιά.
• Προσαρμόστε τη συχνότητα συλλογής σκουπιδιών: Μειώστε τη συχνότητα συλλογής σκουπιδιών ορίζοντας ένα λογικό μέγεθος μνήμης σωρού και επιλέγοντας έναν κατάλληλο συλλέκτη απορριμμάτων.

4. Χρησιμοποιήστε εργαλεία παρακολούθησης απόδοσης JVM

Η JVM παρέχει μια ποικιλία εργαλείων παρακολούθησης απόδοσης, όπως:

• jconsole: Χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση της κατάστασης λειτουργίας του JVM.
• jvisualvm: Παρέχει πιο λεπτομερή ανάλυση απόδοσης JVM.
• jstat: Χρησιμοποιείται για τη συλλογή δεδομένων απόδοσης JVM.

Μέσω αυτών των εργαλείων, η κατάσταση λειτουργίας του JVM μπορεί να παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο και τα σημεία συμφόρησης απόδοσης μπορούν να ανακαλυφθούν έγκαιρα.

5. Βελτιστοποίηση επιπέδου κώδικα

• Μειώστε τη δημιουργία περιττών αντικειμένων: Αποφύγετε τη δημιουργία αντικειμένων σε βρόχους και προσπαθήστε να επαναχρησιμοποιήσετε αντικείμενα.
• Χρησιμοποιήστε ελαφριά αντικείμενα: Για παράδειγμα, χρησιμοποιήστεArrayListαντικαθιστώLinkedListΜπορεί να μειώσει τη χρήση μνήμης.
• Βελτιστοποιήστε τη δομή δεδομένων: Η επιλογή της κατάλληλης δομής δεδομένων μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα εκτέλεσης του προγράμματος.

6. Συντονισμός απόδοσης συγχρονισμού

• Σωστή χρήση πισινών με νήματα: Αποφύγετε τη δημιουργία πάρα πολλών νημάτων και χρησιμοποιήστε ομάδες νημάτων για να επαναχρησιμοποιήσετε νήματα.
• Μειώστε τη χρήση κλειδαριάς: Οι κλειδαριές μειώνουν την απόδοση ταυτόχρονης χρήσης και μπορούν να βελτιστοποιηθούν χρησιμοποιώντας δομές δεδομένων χωρίς κλείδωμα ή μειώνοντας την ευαισθησία των κλειδαριών.

7. Ανίχνευση και επεξεργασία διαρροών μνήμης

• Ελέγχετε τακτικά για διαρροές μνήμης: Χρησιμοποιήστε εργαλεία όπως το VisualVM για να ελέγχετε τακτικά για διαρροές μνήμης.
• Αποδεσμεύστε πόρους αμέσως: Βεβαιωθείτε ότι τα αντικείμενα που δεν χρησιμοποιούνται πλέον μπορούν να συλλεχθούν εγκαίρως.

Πρακτική περίπτωση: JVM performance tuning

περιγραφή σκηνής

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια διαδικτυακή πλατφόρμα αγορών Οι χρήστες αναφέρουν ότι η σελίδα φορτώνεται αργά κατά τις ώρες αιχμής.

Βήματα συντονισμού

1. Παρακολούθηση της απόδοσης JVM: Χρησιμοποιήστε την jconsole για να παρακολουθείτε τη χρήση της CPU, τη χρήση μνήμης και τη συχνότητα συλλογής σκουπιδιών του JVM.

2. Αναλύστε τη χρήση της μνήμης σωρού: Αναλύστε τη χρήση της μνήμης σωρού μέσω jvisualvm και διαπιστώστε ότι η χρήση της παλιάς γενιάς είναι πολύ υψηλή.

3. Προσαρμόστε το μέγεθος της μνήμης σωρού: Αυξήστε την αρχική μνήμη σωρού από 512 MB σε 1024 MB και τη μέγιστη μνήμη σωρού από 1024 MB σε 2048 MB.

4. Αντικαταστήστε τον συλλέκτη απορριμμάτων: Αλλάξτε τον συλλέκτη απορριμμάτων από το προεπιλεγμένο Parallel GC σε G1 GC για να μειώσετε τους χρόνους παύσης.

5. Βελτιστοποίηση κώδικα: Ελέγξτε τον κώδικα και διαπιστώστε ότι υπάρχουν περιττές δημιουργίες αντικειμένων και πόροι που δεν κυκλοφορούν εγκαίρως και βελτιστοποιήστε τα.

6. Συντονισμός συγχρονισμού: Βελτιστοποιήστε τη χρήση νημάτων, μειώστε τον ανταγωνισμό κλειδώματος και βελτιώστε την απόδοση συγχρονισμού.

7. Παρακολούθηση ξανά: Μετά τον συντονισμό, χρησιμοποιήστε ξανά το jconsole για να παρακολουθήσετε την απόδοση του JVM και να διαπιστώσετε ότι η χρήση της CPU και η χρήση της μνήμης έχουν βελτιωθεί και η συχνότητα συλλογής σκουπιδιών έχει μειωθεί.

Αποτελέσματα συντονισμού

Μετά τα παραπάνω βήματα συντονισμού, η ταχύτητα φόρτωσης της σελίδας της πλατφόρμας ηλεκτρονικών αγορών κατά τις ώρες αιχμής έχει βελτιωθεί σημαντικά και τα σχόλια των χρηστών ήταν καλά.

Συμπερασματικά

Ο συντονισμός απόδοσης JVM είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που απαιτεί ολοκληρωμένη εξέταση της επιλογής του συλλέκτη απορριμμάτων, τη ρύθμιση της μνήμης σωρού, τη βελτιστοποίηση κώδικα και άλλες πτυχές. Χρησιμοποιώντας σωστά τα εργαλεία παρακολούθησης απόδοσης JVM και λαμβάνοντας αποτελεσματικά μέτρα συντονισμού, η απόδοση των εφαρμογών Java μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά.

Ώρα ερώτησης

1. παρακαλώ: Πώς να προσδιορίσετε το μέγεθος της μνήμης σωρού της JVM; απάντηση : Ο προσδιορισμός του μεγέθους της μνήμης σωρού του JVM πρέπει να εξεταστεί πλήρως με βάση τις απαιτήσεις μνήμης της εφαρμογής και τη φυσική μνήμη του διακομιστή. Συνήθως, μπορείτε να παρατηρήσετε τη χρήση της μνήμης της εφαρμογής μέσω εργαλείων παρακολούθησης και να προσαρμόσετε σταδιακά το μέγεθος της μνήμης σωρού μέχρι να βρείτε την κατάλληλη διαμόρφωση.

2. παρακαλώ: Γιατί πρέπει να αντικαταστήσετε τον συλλέκτη απορριμμάτων; απάντηση : Διαφορετικοί συλλέκτες απορριμμάτων έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά απόδοσης και ισχύοντα σενάρια. Ο συλλέκτης απορριμμάτων αντικαθίσταται για να ανταποκρίνεται καλύτερα στις ανάγκες της εφαρμογής, για παράδειγμα, για μείωση των χρόνων παύσης ή αύξηση της απόδοσης.

3. παρακαλώ: Πώς να εντοπίσετε διαρροές μνήμης; απάντηση : Οι διαρροές μνήμης μπορούν να εντοπιστούν μέσω εργαλείων παρακολούθησης απόδοσης που παρέχονται από το JVM, όπως το VisualVM. Παρακολουθώντας τη χρήση της μνήμης σωρού, εάν διαπιστώσετε ότι η χρήση μνήμης ορισμένων αντικειμένων συνεχίζει να αυξάνεται και δεν μπορεί να συλλεχθεί σκουπίδια, ενδέχεται να υπάρχει διαρροή μνήμης.

4. παρακαλώ: Τι πρέπει να προσέχουμε όταν συντονίζουμε την παράλληλη απόδοση; απάντηση : Ο συντονισμός απόδοσης ταυτόχρονης χρήσης απαιτεί προσοχή στην ορθολογική χρήση των πόρων νημάτων και αποφυγή δημιουργίας πάρα πολλών νημάτων. Ταυτόχρονα, η μείωση της χρήσης κλειδαριών και η βελτιστοποίηση της ευαισθησίας της κλειδαριάς είναι επίσης κλειδιά για τη βελτίωση της απόδοσης ταυτόχρονης χρήσης.

Κατανοώντας σε βάθος τις αρχές λειτουργίας του JVM και κατακτώντας τις τεχνικές συντονισμού απόδοσης, οι προγραμματιστές μπορούν να βελτιστοποιήσουν αποτελεσματικότερα την απόδοση των εφαρμογών Java και να βελτιώσουν την εμπειρία χρήστη.