JVM alguns segredos sobre o seu sombrio mundo
Introdução
Java Virtual Machine (JVM) como o próprio nome sugere é um
computador virtual que reside em um computador real. A JVM da uma flexibilidade
plataforma.
Os códigos Java possuem atributos e métodos, objetos, etc.
Quando o compilamos gera um arquivo de bytecode e interpretado pela JVM e
executa o programa de forma que realiza o que lhe foi escrito.
É interessante conhecermos seu funcionamento interno é
essencial para qualquer aplicação Java. Muitas vezes, deixamos de lado ajustes
importantes de Garbage Collector (GC), não entendemos as implicações do JIT no
nosso design ou enfrentarmos problemas práticos com ClassLoaders.
GC
Uma das maiores dificuldades na hora de programar era o
gerenciamento de memoria. Os desenvolvedores são os responsáveis pela sua
locação e liberação manualmente, o que levava muitos erros de memoria.
O GC é um dos principais componentes da JVM e responsável
pela liberação da memoria que não esteja sendo mais utilizada.
Quando a aplicação libera todas as referencias para algum
objeto, este passa a ser considerado lixo e pode ser coletado pela GC a
qualquer momento. Conseguimos determinar este momento de coleta de lixo pela
GC? Não.
Esta base é conhecida como algoritmo GC Mark-And-Sweep, constituído
em duas fases, na primeira percorre a memoria e marca todos os objetos acessíveis pelas threads atuais e a segunda
que varre (sweep) novamente a memoria e coleta os objetos.
Geralmente 95% dos objetos criados durante a execução de
alguma aplicação tem vida extremamente curta, isto é, são rapidamente
descartados. É o chamamos de alto índice de mortalidade entre os objetos.
Mesmo métodos curtos e simples, como o toString, acabam
gerando objetos intermediários que rapidamente não serão mais referenciados. A
memoria é dividida em duas partes: YOUNG GENERATION e OLD GENERATION.
Novos objetos são alocados na YOUNG e, assim que ela estiver
lotada, é efetuado o chamado minor collect. É neste passo que os objetos
sobreviventes são copiados para a OLD, e todo o espaço da YOUNG torna-se disponível
novamente para alocação.
Um mito muito comum na comunidade Java é de que se criarmos
N objetos o GC irá passar para o processo de PERMGEN e não é verdade. Na
verdade, como os algoritmos mal estruturados podem dar N voltas e afetar o processo
da GC, assim levando o mesmo a executar o PERMGEN, nem passando para o processo
OLD e desta forma levando ao estouro de memoria.
O gerenciamento da memória JVM
A área total usada para armazenar os objetos na JVM é
conhecido como Heap. O tamanho que será dado a memória Heap é controlado pelas
opções -Xms e -Xmx. A primeira opção é para determinar o tamanho inicial da
Heap e o segundo para determinar o tamanho máximo de memória consumida.
Inicialmente o sistema operacional aloca o total de memória
dada pelo comando -Xms e este valor não será devolvido enquanto a JVM estiver
ativa.
Os problemas na maioria das vezes é arquitetura mal
elaborada que cria classes em números exagerado, algoritmos que executam
vários círculos e gera N vezes iterações desnecessários e consultas a bancos que
carregam milhões de dados na memória. Este é o momento que ocorre, chamado de
stack OutOfMemoryError, onde milhares de aplicações ocorrem este tipo de problema
por não conhecerem a arquitetura da JVM.
Conclusão
Saiba adequar sua aplicação à hipóteses das gerações, seja
adequando seu código, seja conhecendo as melhores configurações de execução da
sua JVM.
Bibliografia
Livro Arquitetura e Design de Software - pág 26 - Ano 2009
