Интерфейс MemoryPoolMXBean

public interface MemoryPoolMXBean extends PlatformManagedObject

Интерфейс управления пулом памяти. Пул памяти представляет ресурс памяти, управляемый виртуальной машиной Java, и управляется одним или несколькими memory managers.

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

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

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

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

Тип памяти

Виртуальная машина Java использует кучу для размещения 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 область памяти одного из следующих типов:

• heap
• non-heap

Мониторинг использования памяти

Пул памяти имеет следующие атрибуты:

• Использование памяти
• Пиковое использование памяти
• Порог использования
• Порог использования после сборки мусора (поддерживается только некоторыми пулами памяти со сборкой мусора)

1. Использование памяти

Метод getUsage() возвращает оценку текущего использования пула памяти. Для пула памяти со сборкой мусора объем используемой памяти включает память, занятую всеми объектами в пуле, как достижимыми, так и недостижимыми.

В целом этот метод представляет собой легковесную операцию для получения приблизительного значения использования памяти. Для некоторых пулов памяти, например когда объекты расположены непоследовательно, вызов этого метода может быть затратной операцией, требующей вычислений для определения текущего использования памяти. Реализация должна документировать такие случаи.

2. Пиковое использование памяти

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

3. Порог использования

У каждого пула памяти есть управляемый атрибут, называемый порогом использования, значение по умолчанию для которого задается виртуальной машиной Java. Значение по умолчанию зависит от платформы. Порог использования можно задать с помощью метода setUsageThreshold. Если порог задан положительным значением, в этом пуле памяти включается проверка превышения порога использования. Если порог использования равен нулю, проверка превышения порога использования для этого пула памяти отключается. Метод isUsageThresholdSupported() позволяет определить, поддерживается ли эта функция.

Виртуальная машина Java проверяет превышение порога использования для каждого пула памяти в наиболее подходящий момент, обычно во время сборки мусора. Каждый пул памяти поддерживает счетчик usage threshold count, который увеличивается каждый раз, когда виртуальная машина Java обнаруживает превышение порога использования памяти в пуле.

Этот управляемый атрибут порога использования предназначен для мониторинга тенденции роста использования памяти с небольшими накладными расходами. Для некоторых пулов памяти порог использования может быть неприменим. Например, поколенческий сборщик мусора — распространенный алгоритм сборки мусора, используемый во многих реализациях виртуальной машины Java, — управляет двумя или более поколениями, разделяя объекты по возрасту. Большинство объектов размещается в самом молодом поколении (например, в пуле памяти молодого поколения). Пул памяти молодого поколения рассчитан на заполнение, а его сборка мусора освобождает большую часть пространства, поскольку предполагается, что он содержит главным образом короткоживущие объекты, которые в основном недостижимы во время сборки мусора. В этом случае порог использования для пула памяти молодого поколения поддерживать нецелесообразно. Кроме того, если стоимость размещения объекта в пуле памяти очень мала (например, требуется только атомарный обмен указателя), виртуальная машина Java, вероятно, не будет поддерживать для этого пула порог использования, поскольку накладные расходы на сравнение использования с порогом превышают стоимость размещения объекта.

Использование памяти системой можно отслеживать с помощью механизмов опроса или уведомлений о пороговом значении.

1. Опрос

   Приложение может непрерывно отслеживать использование памяти, вызывая для всех пулов памяти метод getUsage() или для пулов памяти, поддерживающих порог использования, метод isUsageThresholdExceeded(). Ниже приведен пример кода, в котором имеется поток, предназначенный для распределения и обработки задач. Через каждый интервал он определяет, следует ли принимать и обрабатывать новые задачи, исходя из использования памяти. Если использование памяти превышает порог, поток распределяет все ожидающие задачи между другими ВМ и прекращает принимать новые задачи, пока использование памяти не опустится ниже порога.

         // 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) {
                ...
            }
         }
         

   Приведенный выше пример не различает ситуацию, когда использование памяти временно опустилось ниже порога, и ситуацию, когда в течение двух итераций оно остается выше порога. Счетчик превышений порога использования, возвращаемый методом getUsageThresholdCount(), можно использовать, чтобы определить, опускалось ли использование памяти ниже порога между двумя опросами.

   Ниже приведен другой пример: он выполняет действие, если в пуле памяти недостаточно свободной памяти, и игнорирует изменения использования памяти во время выполнения этого 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 превышении порога использования

   Уведомления о превышении порога использования отправляются объектом MemoryMXBean. Когда виртуальная машина Java обнаруживает, что использование памяти в пуле достигло порога использования или превысило его, виртуальная машина инициирует MemoryMXBean для отправки уведомления usage threshold exceeded notification. Следующее уведомление о превышении порога использования будет отправлено только после того, как использование опустится ниже порога, а затем снова превысит его.

   Ниже приведен пример кода, реализующий ту же логику, что и первый пример, но использующий механизм уведомлений о превышении порога использования для обнаружения нехватки памяти вместо опроса. В этом примере после получения уведомления слушатель уведомлений оповещает другой поток, который выполняет фактическое действие, например перераспределяет ожидающие задачи, прекращает прием задач или возобновляет его. Метод handleNotification должен выполнять как можно меньше работы и возвращаться без задержки, чтобы не задерживать доставку последующих уведомлений. Длительные действия следует выполнять в отдельном потоке. Слушатель уведомлений может вызываться несколькими потоками одновременно; поэтому действия, выполняемые слушателем, должны быть надлежащим 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 превышении порога и когда это уведомление будет доставлено. Когда вызывается слушатель уведомлений, использование памяти в пуле могло пересечь порог использования несколько раз. Метод MemoryNotificationInfo.getCount() возвращает число пересечений порога использования на момент формирования уведомления. Это значение можно сравнить с текущим счетчиком превышений порога использования, возвращаемым методом getUsageThresholdCount(), чтобы определить, возникла ли такая ситуация.

4. Порог использования после сборки мусора

Порог использования после сборки мусора — это управляемый атрибут, применимый только к некоторым пулам памяти со сборкой мусора. После того как виртуальная машина Java приложила усилия для освобождения пространства в пуле памяти путем повторного использования памяти, занятой неиспользуемыми объектами во время сборки мусора, некоторое количество байтов в пулах памяти, в которых выполняется сборка мусора, все еще будет занято. Порог использования после сборки мусора позволяет задать значение для этого количества байтов; если оно превышено, объект MemoryMXBean отправит уведомление collection usage threshold exceeded notification. Кроме того, счетчик collection usage threshold count будет увеличен.

Метод isCollectionUsageThresholdSupported() позволяет определить, поддерживается ли эта функция.

Виртуальная машина Java проверяет порог использования после сборки мусора для каждого пула памяти. Проверка включается, если порог использования после сборки мусора задан положительным значением. Если порог использования после сборки мусора равен нулю, проверка для этого пула памяти отключается. Значение по умолчанию — ноль. Виртуальная машина Java проверяет порог использования после сборки мусора во время сборки мусора.

Некоторые пулы памяти со сборкой мусора могут не поддерживать порог использования после сборки мусора. Например, пул памяти может управляться только непрерывным конкурентным сборщиком мусора. Поток может размещать объекты в этом пуле памяти, одновременно с тем как конкурентный сборщик мусора освобождает память, занятую неиспользуемыми объектами. Если не существует четко определенного момента сборки мусора, наиболее подходящего для проверки использования памяти, поддерживать порог использования после сборки мусора не следует.

Порог использования после сборки мусора предназначен для мониторинга использования памяти после того, как виртуальная машина Java приложила усилия для освобождения пространства. Использование памяти после сборки мусора также можно аналогичным образом отслеживать с помощью механизмов опроса и уведомлений о пороговом значении, описанных выше для порога использования.