OutOfMemoryException, незважаючи на використання WeakHashMap

Якщо не зателефонувати System.gc(), система викине OutOfMemoryException. Я не знаю, чому мені потрібно System.gc()явно дзвонити ; JVM повинен зателефонувати gc()собі, правда? Порадьте, будь ласка.

Наступний мій тестовий код:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    WeakHashMap<String, int[]> hm = new WeakHashMap<>();
    int i  = 0;
    while(true) {
        Thread.sleep(1000);
        i++;
        String key = new String(new Integer(i).toString());
        System.out.println(String.format("add new element %d", i));
        hm.put(key, new int[1024 * 10000]);
        key = null;
        //System.gc();
    }
}

Далі додайте -XX:+PrintGCDetailsдля друку інформацію про GC; як бачите, насправді JVM намагається зробити повний запуск GC, але не вдається; Я досі не знаю причини. Дуже дивно, що якщо я відменюю System.gc();рядок, результат позитивний:

add new element 1
add new element 2
add new element 3
add new element 4
add new element 5
[GC (Allocation Failure) --[PSYoungGen: 48344K->48344K(59904K)] 168344K->168352K(196608K), 0.0090913 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 48344K->41377K(59904K)] [ParOldGen: 120008K->120002K(136704K)] 168352K->161380K(196608K), [Metaspace: 5382K->5382K(1056768K)], 0.0380767 secs] [Times: user=0.09 sys=0.03, real=0.04 secs] 
[GC (Allocation Failure) --[PSYoungGen: 41377K->41377K(59904K)] 161380K->161380K(196608K), 0.0040596 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 41377K->41314K(59904K)] [ParOldGen: 120002K->120002K(136704K)] 161380K->161317K(196608K), [Metaspace: 5382K->5378K(1056768K)], 0.0118884 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at test.DeadLock.main(DeadLock.java:23)
Heap
 PSYoungGen      total 59904K, used 42866K [0x00000000fbd80000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 51712K, 82% used [0x00000000fbd80000,0x00000000fe75c870,0x00000000ff000000)
  from space 8192K, 0% used [0x00000000ff800000,0x00000000ff800000,0x0000000100000000)
  to   space 8192K, 0% used [0x00000000ff000000,0x00000000ff000000,0x00000000ff800000)
 ParOldGen       total 136704K, used 120002K [0x00000000f3800000, 0x00000000fbd80000, 0x00000000fbd80000)
  object space 136704K, 87% used [0x00000000f3800000,0x00000000fad30b90,0x00000000fbd80000)
 Metaspace       used 5409K, capacity 5590K, committed 5760K, reserved 1056768K
  class space    used 576K, capacity 626K, committed 640K, reserved 1048576K

JVM зателефонує GC самостійно, але в цьому випадку буде занадто мало занадто пізно. Очищення пам'яті в цьому випадку несе відповідальність не тільки GC. Значення карт важко досяжні та видаляються самою картою, коли на ній викликаються певні операції.

Ось результат, якщо ввімкнути події GC (XX: + PrintGC):

add new element 1
add new element 2
add new element 3
add new element 4
add new element 5
add new element 6
add new element 7
[GC (Allocation Failure)  2407753K->2400920K(2801664K), 0.0123285 secs]
[GC (Allocation Failure)  2400920K->2400856K(2801664K), 0.0090720 secs]
[Full GC (Allocation Failure)  2400856K->2400805K(2590720K), 0.0302800 secs]
[GC (Allocation Failure)  2400805K->2400805K(2801664K), 0.0069942 secs]
[Full GC (Allocation Failure)  2400805K->2400753K(2620928K), 0.0146932 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

GC не спрацьовує до останньої спроби ввести значення на карту.

WeakHashMap не може очистити застарілі записи, поки ключі карт не з’являться на черзі посилань. І клавіші карт не трапляються на еталонній черзі, поки вони не зібрані сміття. Виділення пам'яті для нового значення карти запускається, перш ніж карта матиме шанс очиститись. Коли розподіл пам'яті не вдається і спрацьовує GC, ключі карт дійсно збираються. Але занадто мало занадто пізно - не було виділено достатньо пам'яті, щоб виділити нове значення карти. Якщо ви зменшите корисну навантаження, ви, ймовірно, отримаєте достатньо пам'яті, щоб виділити нове значення карти, і застарілі записи будуть видалені.

Іншим рішенням може бути перетворення самих значень у WeakReference. Це дозволить GC очистити ресурси, не чекаючи, коли карта зробить це самостійно. Ось результат:

add new element 1
add new element 2
add new element 3
add new element 4
add new element 5
add new element 6
add new element 7
[GC (Allocation Failure)  2407753K->2400920K(2801664K), 0.0133492 secs]
[GC (Allocation Failure)  2400920K->2400888K(2801664K), 0.0090964 secs]
[Full GC (Allocation Failure)  2400888K->806K(190976K), 0.1053405 secs]
add new element 8
add new element 9
add new element 10
add new element 11
add new element 12
add new element 13
[GC (Allocation Failure)  2402096K->2400902K(2801664K), 0.0108237 secs]
[GC (Allocation Failure)  2400902K->2400838K(2865664K), 0.0058837 secs]
[Full GC (Allocation Failure)  2400838K->1024K(255488K), 0.0863236 secs]
add new element 14
add new element 15
...
(and counting)

Значно краще.

Інша відповідь дійсно правильна, я редагував свою. Як невеликий додаток, G1GCтака поведінка не проявлятиме, на відміну від ParallelGC; що за замовчуванням в java-8.

Як ви думаєте, що станеться, якщо я трохи зміню вашу програму на (запускати jdk-8з -Xmx20m)

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    WeakHashMap<String, int[]> hm = new WeakHashMap<>();
    int i = 0;
    while (true) {
        Thread.sleep(200);
        i++;
        String key = "" + i;
        System.out.println(String.format("add new element %d", i));
        hm.put(key, new int[512 * 1024 * 1]); // <--- allocate 1/2 MB
    }
}

Це буде працювати чудово. Чому так? Оскільки це дає вашій програмі достатньо простору для дихання, щоб відбулися нові виділення, перш ніж WeakHashMapочистити записи. А інша відповідь вже пояснює, як це відбувається.

Зараз у G1GC, все було б дещо інакше. Коли такий великий об'єкт виділяється ( зазвичай більше 1/2 МБ ), це буде називатися a humongous allocation. Коли це станеться, спрацьовує одночасний GC. У рамках цього циклу: буде запущена молода колекція та Cleanup phaseрозпочнеться запуск, який подбає про розміщення події на тему ReferenceQueue, щоб WeakHashMapочистити його записи.

Отже, для цього коду:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Map<String, int[]> hm = new WeakHashMap<>();
    int i = 0;
    while (true) {
        Thread.sleep(1000);
        i++;
        String key = "" + i;
        System.out.println(String.format("add new element %d", i));
        hm.put(key, new int[1024 * 1024 * 1]); // <--- 1 MB allocation
    }
}

що я запускаю з jdk-13 (де G1GCза замовчуванням)

java -Xmx20m "-Xlog:gc*=debug" gc.WeakHashMapTest

Ось частина журналів:

[2.082s][debug][gc,ergo] Request concurrent cycle initiation (requested by GC cause). GC cause: G1 Humongous Allocation

Це вже робить щось інше. Він починається concurrent cycle(робиться під час роботи вашої програми), тому що там був G1 Humongous Allocation. В рамках цього одночасного циклу він робить молодий цикл GC (який зупиняє вашу програму під час роботи)

 [2.082s][info ][gc,start] GC(0) Pause Young (Concurrent Start) (G1 Humongous Allocation)

В рамках цього молодого GC він також очищає гуморні регіони , ось дефект .

Тепер ви можете бачити, що jdk-13не чекає, поки сміття накопичиться в старому регіоні, коли виділяються дійсно великі об’єкти, але запускає паралельний цикл GC, який врятував день; на відміну від jdk-8.

Ви можете прочитати, що DisableExplicitGCі / чи ExplicitGCInvokesConcurrentозначає, поєднавшись System.gcі зрозуміти, чому дзвінки System.gcнасправді допомагають тут.