Pamięć w .NET

czyli nie po to kodzę w C# by się tym przejmować


Przejmuje się tym Grzesiek Siemoniak

Grzesiek Siemoniak

programista .NET w PGS Software

Agenda

  1. Technikalia
    1. Stack
    2. Small Object Heap i Large Object Heap
    3. Dispose i Finalizer
  2. Garbage Collector
    1. Jak działa?
    2. Kiedy ruszy?
    3. Alokacje bez GC?
  3. Podsumowanie

Impuls

1. Technikalia

Pamięć w .NET

  • Kilka stert
    • process heap
    • small object heap (SOH)
    • large object heap (LOH)
    • loader heap
      • high frequency heap
      • low frequency heap
      • stub heap
    • code heap
      • Execution Engine
      • JiT
  • czyszczona automatycznie przez Garbage Collector
    • small object heap
    • large object heap

Stack (stos)

  • jeden stos per wątek
  • miejsce na zmienne lokalne oraz argumenty funkcji
  • wywołanie metody tworzy kontener (tzw. stack frame)
  • gdy metoda kończy się, kontener jest usuwany

Stack (stos)

Value Type

  • byte, int, long, char, itd.
  • struct
  • IntPtr


Warto wiedzieć

zmienne statyczne są zawsze umieszczane na stercie, niezależnie od typu

Small Object Heap

  • obiekty zawsze umieszczone jeden po drugim
  • Next Object Pointer wskazuje na miejsce następnej alokacji
  • nowy obiekt trafi zawsze na koniec sterty
  • dotychczasowy adres lokalizacji obiektu może ulec zmianie, chyba że został przypięty

Boxing i unboxing

  • boxing - ze stosu na stertę, kosztowne, obciąża GC
  • unboxing - ze sterty na stos, o wiele tańsze


Warto wiedzieć

  • konwersja z value type na interfejs skutkuje boxingiem
  • zmienna może być boxowana kilkukrotnie

Large object heap

  • obiekty o rozmiarze 85kB i większe
  • istnieje wyjątek
    • tablic double ≥ 1000 elementów
  • do śledzenia wolnej pamięci służy Free Space Table
  • fragmentowana - po jakimś czasie zawsze będą niezapełnialne "dziury", ale można to zmienić wywołując GCSettings.LargeObjectHeapCompactionMode = GCLargeObjectHeapCompactionMode.CompactOnce

Dispose

  • zwalnia zasoby niezarządzalne
  • deterministyczny - zwolnienie następuje w czasie wywołania

Finalizer

  • przydatny tylko do zwolnienia niezarządzalnej pamięci
  • dodatkowo obciąża Garbage Collectora
  • jeśli wystąpi w nim błąd, to cały proces zostanie zakończony

Część 1 podsumowanie

  • Stos - zmienne lokalne, krótko żyjące
  • 2 sterty:
    • small object heap
    • large object heap
  • zasoby niezarządzalne - pamiętajmy o Dispose

2. Garbage Collector

Garbage Collector - co to

  • odpowiedzialny za usuwanie ze sterty obiektów niepotrzebnych
  • obiekty dzielone na generacje: gen 0, gen 1 i gen 2
  • generacja 0 sprawdzana najczęściej, generacja 2 najrzadziej
  • obiekty mogą żyć dłużej niż jest to potrzebne
  • LOH sprawdzany tylko podczas czyszczenia generacji 2
  • dwa tryby działania

GC - kiedy ruszy

  • kiedy generacja osiągnie rozmiar:
    • gen 0 dojdzie do +- 256KB
    • gen 1 dojdzie do +- 2MB
    • gen 2 dojdzie do +- 10MB
  • zostanie wywołane GC.Collect()
  • system operacyjny wyśle powiadomienie o niskiej pamięci

Jak działa GC

  • Mark - oznaczanie obiektów "żywych"
  • Sweep - usunięcie obiektów już niepotrzebnych
  • Compact - przesunięcie obiektów w SOH

Sterowanie GC

Latency

  • Batch
  • LowLatency
  • Interactive
  • NoGCRegion
  • SustainedLowLatency

No GC Region


try
{
    GC.TryStartNoGCRegion(TOTAL_SIZE, true);

    --reszta kodu
}   
finally
{
    if (GCSettings.LatencyMode == GCLatencyMode.NoGCRegion) GC.EndNoGCRegion();
}

Część 2 podsumowanie

  • tylko GC może usunąć "śmieci" z pamięci zarządzalnej
  • autonomiczny byt, który odgrywa ważna rolę w naszej aplikacji
  • GC jest dobry w tym co robi, ale warto mu tę pracę ułatwić

Szczęśliwy koniec historii?

Szczęśliwy koniec historii!

Nie używajmy zmiennych statycznych tam, gdzie nie jest to potrzebne.

Podsumowanie całości

  • alokacje nie są kosztowne
  • czy obiekt trafi na SOH, czy LOH ma znaczenie
  • pamiętajmy o Dispose
  • czyszczenie generacji 0 i 1 jest szybkie
  • czyszczenie generacji 2 takie szybkie nie jest, więc nie przedłużajmy życia obiektu, jeśli nie jest to konieczne

Dziękuję za uwagę