Интерфейс MemoryPoolMXBean

public interface MemoryPoolMXBean extends PlatformManagedObject

Интерфейс управления пулом 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 класса, реализующего этот интерфейс. Экземпляр, реализующий этот интерфейс, является MXBean, который можно получить, вызвав метод ManagementFactory.getMemoryPoolMXBeans() или метод platform MBeanServer.

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

java.lang:type=MemoryPool,name=имя пула

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

Тип памяти

Виртуальная машина Java имеет кучу для выделения объектов и 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 при сборе (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 общем случае этот метод — это быстрая операция для получения приблизительного использования памяти. Для некоторых пулов памяти, например, когда объекты не расположены непрерывно, этот метод может быть дорогой операцией, требующей некоторого вычисления для определения текущего использования памяти. Реализация должна документировать, когда это имеет место.

2. Пиковое использование памяти

Виртуальная машина Java сохраняет пиковое использование памяти пула памяти с момента запуска виртуальной машины или сброса пикового значения. 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, заданное виртуальной машиной Java. Значение по умолчанию зависит от платформы. Пороговое значение использования можно установить с помощью метода setUsageThreshold. Если порог установлен на 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 функциональности.

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

Этот управляемый атрибут порогового значения использования предназначен для мониторинга возрастающей тенденции использования памяти с низкой нагрузкой. Пороговое значение использования может не подходить для некоторых пулов памяти. Например, генератор сбора мусора, распространенный алгоритм сбора мусора, используемый во многих реализациях виртуальных машин Java, управляет двумя или более поколениями, разделяя объекты по возрасту. Большинство объектов выделяется в самом молодом поколении (например, в пуле памяти "яслей"). Пул памяти "яслей" предназначен для заполнения, а сборка мусора в пуле памяти "яслей" освободит большую часть его памяти, поскольку ожидается, что он содержит в основном кратковременные объекты, которые в основном недоступны во время сбора мусора. В этом случае более уместно, чтобы пул памяти "яслей" не поддерживал порог 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 порог использования для этого пула памяти, поскольку накладные расходы на сравнение использования с порогом выше, чем стоимость выделения объекта.

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

1. Опрос

   Приложение может непрерывно отслеживать использование памяти, вызывая метод getUsage() для всех пулов памяти или метод isUsageThresholdExceeded() для тех пулов памяти, которые поддерживают порог использования. Ниже приведен пример кода с потоком, отведенным для распределения и обработки задач. В каждом интервале он определяет, должен ли он получать и обрабатывать новые задачи, основываясь на использовании памяти. Если использование памяти превышает порог использования, он перераспределит все ожидающие задачи на другие виртуальные машины и прекратит получение новых задач до тех пор, пока использование памяти не вернется ниже порогового значения.

          // 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) {
                 ...
             }
          }
          

   В приведенном выше примере не различается случай, когда использование памяти временно опустилось ниже порогового значения, от случая, когда использование памяти остается выше порога между двумя итерациями. Количество пересечений порогового значения использования, возвращаемое методом getUsageThresholdCount(), можно использовать для определения того, вернулось ли использование памяти ниже порога между двумя опросами.

   Ниже показан другой пример, который выполняет какое-то действие, если пул памяти находится в состоянии 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 исходить от MemoryMXBean. Когда виртуальная машина Java обнаруживает, что использование памяти пула памяти достигло или превысило порог использования, виртуальная машина вызовет MemoryMXBean для вывода usage threshold exceeded notification. Другое уведомление о превышении порога использования не будет генерироваться, пока использование не упадет ниже порога, а затем снова превысит его.

   Ниже приведен пример кода, реализующий ту же логику, что и в первом примере выше, но использующий механизм уведомления о пороге использования для обнаружения условий низкой памяти вместо опроса. В этом примере кода при получении уведомления обработчик уведомлений уведомляет другой поток о выполнении фактического действия, например, о перераспределении ожидающих задач, приостановке приема задач или возобновлении приема задач. Метод handleNotification должен быть разработан для выполнения очень небольшого объема работы и возвращаться без задержки, чтобы избежать задержки в доставке последующих уведомлений. Занимающие много времени действия должны выполняться отдельным потоком. Обработчик уведомлений может вызываться несколькими потоками одновременно, поэтому задачи, выполняемые обработчиком, 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 уведомление будет доставлено. Когда вызывается обработчик уведомлений, использование памяти пула памяти может более чем один раз пересечь порог использования. Метод MemoryNotificationInfo.getCount() возвращает количество раз, когда использование памяти пересекло порог использования в момент создания уведомления. Его можно сравнить с текущим значением счетчика порога использования, возвращенным методом getUsageThresholdCount(), чтобы определить, произошла ли такая ситуация.

4. Пороговое значение использования при сборе

Пороговое значение использования при сборе — это управляемый атрибут, применимый только к некоторым пулам памяти с сборкой мусора. После того, как виртуальная машина Java приложила усилия для возвращения места в памяти, перерабатывая неиспользуемые объекты в пуле памяти во время сбора мусора, некоторое количество байтов в пулах памяти, которые были собраны, все еще будут использоваться. Пороговое значение использования при сборе позволяет установить значение для этого количества байтов, таким образом, что если порог превышен, collection usage threshold exceeded notification будет выведено MemoryMXBean. Кроме того, collection usage threshold count будет увеличен.

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

Виртуальная машина Java выполняет проверку порогового значения использования при сборе для каждого пула памяти. Эта проверка включена, если порог использования при сборе установлен на положительное значение. Если порог использования при сборе установлен на ноль, эта проверка отключена для этого пула памяти. Значение по умолчанию равно нулю. Виртуальная машина Java выполняет проверку порогового значения использования при сборе во время сбора мусора.

Некоторые пулы памяти с сборкой мусора могут отказаться от поддержки порогового значения использования при сборе. Например, пул памяти управляется только непрерывным конвейерным сборщиком мусора. Объекты могут быть выделены в этом пуле памяти каким-либо потоком, в то время как неиспользуемые объекты одновременно собираются конвейерным сборщиком мусора. Если нет четко определенного времени сбора мусора, которое является наиболее подходящим временем для проверки использования памяти, порог использования при сборе не должен поддерживаться.

Пороговое значение использования при сборе предназначено для мониторинга использования памяти после того, как виртуальная машина Java приложила усилия для возвращения места в памяти. Использование при сборе также можно отслеживать с помощью механизмов опроса и уведомления о пороге, описанных выше для порогового значения использования в аналогичной манере.