Интерфейс MemoryPoolMXBean

public interface MemoryPoolMXBean
extends PlatformManagedObject

Управление интерфейсом для пула памяти. Пул памяти представляет собой управляемый ресурс памяти виртуальной машиной Java и управляется одним или несколькими memory managers.

Виртуальная машина Java имеет один или несколько экземпляров реализующего класс этого интерфейса. Экземпляр, реализующий этот интерфейс, является MXBean, который можно получить, вызвав метод ManagementFactory.getMemoryPoolMXBeans() или метод platform MBeanServer.

ObjectName для уникальной идентификации MXBean для пула памяти в пределах MBeanServer:

java.lang:type=MemoryPool,name=pool's name

Его можно получить, вызвав метод PlatformManagedObject.getObjectName().

Тип памяти

Виртуальная машина Java имеет кучу для выделения объектов, а также поддерживает память вне кучи для области методов и выполнения виртуальной машины Java. Виртуальная машина Java может иметь один или несколько пулов памяти. Каждый пул памяти представляет собой область памяти одного из следующих типов:

• heap
• non-heap

Мониторинг использования памяти

Пул памяти имеет следующие атрибуты:

• Использование памяти
• Пиковое использование памяти
• Пороговое значение использования
• Пороговое значение использования для сбора (поддерживается только некоторыми пулами памяти с сборкой мусора)

1. Использование памяти

Метод getUsage() предоставляет оценку текущего использования пула памяти. Для пула памяти с сборкой мусора объем используемой памяти включает память, занимаемую всеми объектами в пуле, включая как доступные, так и недоступные объекты.

В целом, этот метод является легкой операцией для получения приблизительного использования памяти. Для некоторых пулов памяти, например, когда объекты не упакованы непрерывно, этот метод может быть дорогостоящей операцией, требующей некоторых вычислений для определения текущего использования памяти. Реализация должна документировать такие случаи.

2. Пиковое использование памяти

Виртуальная машина Java сохраняет пиковое использование памяти пула памяти с момента запуска виртуальной машины или сброса пика. Пиковое использование памяти возвращается методом getPeakUsage() и сбрасывается вызовом метода resetPeakUsage().

3. Пороговое значение использования

Каждый пул памяти имеет управляемый атрибут, называемый пороговым значением использования, который имеет значение по умолчанию, предоставляемое виртуальной машиной Java. Значение по умолчанию зависит от платформы. Пороговое значение использования можно установить с помощью метода setUsageThreshold. Если порог установлен в положительное значение, проверка пересечения порогового значения использования включена в этом пуле памяти. Если порог использования установлен на ноль, проверка пересечения порогового значения использования в этом пуле памяти отключена. Метод isUsageThresholdSupported() можно использовать для определения поддержки этой функции.

Виртуальная машина Java выполняет проверку пересечения порогового значения использования для каждого пула памяти в подходящее время, как правило, во время сбора мусора. Каждый пул памяти сохраняет значение usage threshold count, которое увеличивается каждый раз, когда виртуальная машина Java обнаруживает, что использование памяти в пуле пересекает порог.

Этот управляемый атрибут порогового значения использования предназначен для мониторинга растущей тенденции использования памяти с низкой нагрузкой. Пороговое значение использования может не подойти для некоторых пулов памяти. Например, генератор мусора с поколениями, распространённый алгоритм сбора мусора в многих реализациях виртуальных машин Java, управляет двумя или более поколениями, разделяя объекты по возрасту. Большинство объектов выделяются в самом молодом поколении (скажем, в пуле памяти "ясли"). Пул памяти "ясли" предназначен для заполнения, и сборка пула памяти "ясли" освободит большую часть его памяти, так как ожидается, что он содержит в основном кратковременные объекты, которые в большинстве случаев недоступны в момент сбора мусора. В этом случае более уместно, чтобы пул памяти "ясли" не поддерживал пороговое значение использования. Кроме того, если стоимость выделения объекта в одном пуле памяти очень низка (например, просто атомная замена указателя), виртуальная машина Java, вероятно, не будет поддерживать пороговое значение использования для этого пула памяти, так как накладные расходы на сравнение использования с порогом выше, чем стоимость выделения объекта.

Использование памяти системы можно отслеживать с помощью механизмов опроса или уведомлений о пороге.

1. Опрос

   Приложение может непрерывно отслеживать использование памяти, вызывая либо метод getUsage() для всех пулов памяти, либо метод isUsageThresholdExceeded() для тех пулов памяти, которые поддерживают пороговое значение использования. Ниже приведен пример кода, в котором есть поток, выделенный для распределения и обработки задач. В каждом интервале он определяет, должен ли он получать и обрабатывать новые задачи, исходя из использования памяти. Если использование памяти превышает его пороговое значение использования, он перераспределит все ожидающие задачи на другие виртуальные машины и прекратит получение новых задач до тех пор, пока использование памяти не вернётся ниже порогового значения использования.

   // Assume the usage threshold is supported for this pool.
          // Set the threshold to myThreshold above which no new tasks
          // should be taken.
          pool.setUsageThreshold(myThreshold);
          ....
   
          boolean lowMemory = false;
          while (true) {
             if (pool.isUsageThresholdExceeded()) {
                 // potential low memory, so redistribute tasks to other VMs
                 lowMemory = true;
                 redistributeTasks();
                 // stop receiving new tasks
                 stopReceivingTasks();
             } else {
                 if (lowMemory) {
                     // resume receiving tasks
                     lowMemory = false;
                     resumeReceivingTasks();
                 }
                 // processing outstanding task
                 ...
             }
             // sleep for sometime
             try {
                 Thread.sleep(sometime);
             } catch (InterruptedException e) {
                 ...
             }
          }

   Приведённый выше пример не различает случай, когда использование памяти временно опустилось ниже порогового значения использования, от случая, когда использование памяти остаётся выше порога между двумя итерациями. Счётчик порогового значения использования, возвращаемый методом getUsageThresholdCount(), может быть использован для определения того, вернулось ли использование памяти ниже порога между двумя опросами.

   Ниже показан другой пример, который предпринимает некоторые действия, если пул памяти находится в условиях низкой памяти, и игнорирует изменения использования памяти во время обработки действия.

   // Assume the usage threshold is supported for this pool.
          // Set the threshold to myThreshold which determines if
          // the application will take some action under low memory condition.
          pool.setUsageThreshold(myThreshold);
   
          int prevCrossingCount = 0;
          while (true) {
              // A busy loop to detect when the memory usage
              // has exceeded the threshold.
              while (!pool.isUsageThresholdExceeded() ||
                     pool.getUsageThresholdCount() == prevCrossingCount) {
                  try {
                      Thread.sleep(sometime)
                  } catch (InterruptException e) {
                      ....
                  }
              }
   
              // Do some processing such as check for memory usage
              // and issue a warning
              ....
   
              // Gets the current threshold count. The busy loop will then
              // ignore any crossing of threshold happens during the processing.
              prevCrossingCount = pool.getUsageThresholdCount();
          }

2. Уведомления о пороге использования

   Уведомления о пороге использования будут передаваться MemoryMXBean. Когда виртуальная машина Java обнаруживает, что использование памяти в пуле памяти достигло или превысило пороговое значение использования, виртуальная машина запустит MemoryMXBean для выдачи usage threshold exceeded notification. Следующее уведомление о превышении порогового значения не будет генерироваться до тех пор, пока использование не опустится ниже порога, а затем снова превысит его.

   Ниже приведён пример кода, реализующего ту же логику, что и первый пример выше, но использующий механизм уведомлений о пороге использования для обнаружения условий низкой памяти вместо опроса. В этом примере кода при получении уведомления слушатель уведомлений сообщает другому потоку о выполнении фактического действия, например, о перераспределении ожидающих задач, прекращении получения задач или возобновлении получения задач. Метод handleNotification должен быть спроектирован так, чтобы выполнять очень небольшое количество работы и возвращаться без задержки, чтобы избежать задержки в передаче последующих уведомлений. Занимающие много времени действия должны выполняться отдельным потоком. Слушатель уведомлений может вызываться несколькими потоками одновременно; поэтому выполняемые слушателем задачи должны быть должным образом синхронизированы.

   class MyListener implements javax.management.NotificationListener {
               public void handleNotification(Notification notification, Object handback)  {
                   String notifType = notification.getType();
                   if (notifType.equals(MemoryNotificationInfo.MEMORY_THRESHOLD_EXCEEDED)) {
                       // potential low memory, notify another thread
                       // to redistribute outstanding tasks to other VMs
                       // and stop receiving new tasks.
                       lowMemory = true;
                       notifyAnotherThread(lowMemory);
                   }
               }
          }
   
          // Register MyListener with MemoryMXBean
          MemoryMXBean mbean = ManagementFactory.getMemoryMXBean();
          NotificationEmitter emitter = (NotificationEmitter) mbean;
          MyListener listener = new MyListener();
          emitter.addNotificationListener(listener, null, null);
   
          // Assume this pool supports a usage threshold.
          // Set the threshold to myThreshold above which no new tasks
          // should be taken.
          pool.setUsageThreshold(myThreshold);
   
          // Usage threshold detection is enabled and notification will be
          // handled by MyListener.  Continue for other processing.
          ....

   Нет гарантии, когда MemoryMXBean отправит уведомление о пороге и когда это уведомление будет доставлено. При вызове слушателя уведомлений использование памяти пулом памяти может пересечь пороговое значение использования более одного раза. Метод MemoryNotificationInfo.getCount() возвращает количество раз, когда использование памяти пересекло пороговое значение использования в момент создания уведомления. Его можно сравнить с текущим значением счётчика порогового значения использования, возвращаемым методом getUsageThresholdCount(), чтобы определить, произошла ли такая ситуация.

4. Пороговое значение использования для сбора

Пороговое значение использования для сбора — это управляемый атрибут, применимый только к некоторым пулам памяти с сборкой мусора. После того, как виртуальная машина Java приложила усилия по освобождению места в памяти, перерабатывая неиспользуемые объекты в пуле памяти во время сбора мусора, некоторое количество байтов в пулах памяти, которые собирались, всё ещё будут использоваться. Пороговое значение использования для сбора позволяет установить значение для этого количества байтов, так что если порог превышен, collection usage threshold exceeded notification будет выдан MemoryMXBean. Кроме того, collection usage threshold count будет увеличен.

Метод isCollectionUsageThresholdSupported() можно использовать для определения поддержки этой функции.

Виртуальная машина Java выполняет проверку порогового значения использования для сбора для каждого пула памяти. Эта проверка включена, если пороговое значение использования для сбора установлено в положительное значение. Если пороговое значение использования для сбора установлено на ноль, эта проверка отключена для этого пула памяти. Значение по умолчанию — ноль. Виртуальная машина Java выполняет проверку порогового значения использования для сбора во время сбора мусора.

Некоторые пулы памяти с сборкой мусора могут отказаться от поддержки порогового значения использования для сбора. Например, пул памяти управляется только непрерывным конкурирующим сборщиком мусора. Объекты могут быть выделены в этом пуле памяти каким-то потоком, в то время как неиспользуемые объекты одновременно восстанавливаются конкурирующим сборщиком мусора. Если нет чётко определённого времени сбора мусора, которое является наилучшим подходящим временем для проверки использования памяти, пороговое значение использования для сбора не должно поддерживаться.

Пороговое значение использования для сбора предназначено для мониторинга использования памяти после того, как виртуальная машина Java приложила усилия к освобождению места в памяти. Использование сбора также можно отслеживать с помощью механизмов опроса и уведомлений о пороге, описанных выше для порогового значения использования, аналогичным образом.