7. Performance und Speicherauslastung

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1 7. Performance und Speicherauslastung Java-Parameter mit Performance-Einfluss Versteckte Speicherlecks Direkte Zeitmessung in Java Konzept von Performance-Messwerkzeugen Netbeans-Profiler Software-Qualität Stephan Kleuker 232

2 Typische Probleme Programme zur Zeit-und Speichermessung beeinflussen Laufzeit und verbrauchten Speicher Gerade bei Laufzeitbetrachtungen können durch langsamere Abläufe neue Effekte entstehen Testszenario muss in realistischer Zeit messbar sein generell sollten auf Testrechner wenig oder einfach bzgl. Speicher-und Rechenzeitverbrauch zu kalkulierende Programme laufen oftmals ist mehrmalige Messwiederholung sinnvoll bei Nutzung von Zufallswerten muss man Werte entweder speichern oder Versuche häufig wiederholen Java VM kann recht flexibel bzgl. Speicher gestartet werden; entspricht ggfls. Optimierungsaufgabe für Applikation man kann Strategie für Java VM Garbage Collector ändern Software-Qualität Stephan Kleuker 233

3 Parameter von java mit Performance-Einfluss Direkte Parameter für die Java VM -Xbatch Disable background compilation. -Xdebug Start with the debugger enabled. -Xnoclassgc Disable class garbage collection. -Xincgc Enable the incremental garbage collector. -Xmsn Specify the initial size, in bytes, of the memory allocation pool. (-Xms6144k -Xms6m) -Xmxn Specify the maximum size, in bytes, of the memory allocation pool. (-Xmx81920k -Xmx80m) -Xssn Set thread stack size. indows/java.html Software-Qualität Stephan Kleuker 234

4 Parameter von javac mit Performance-Einfluss Direkte Parameter für den Java-Compiler -g Generate all debugging information, including local variables. -verbose Verbose output. This includes information about each class loaded and each source file compiled. -target version Generate class files that target a specified versionof thevm. ( (also 5) and 1.6 (also 6)) -Xlint Enableall recommendedwarnings. (Passt hier nicht hin, ist aber wichtig für QS ) /windows/javac.html Software-Qualität Stephan Kleuker 235

5 Verstecktes Speicherleck (1/3) package boese; import java.io.file; import java.io.filewriter; import java.io.ioexception; import java.util.arraylist; import java.util.list; public class MachAuf { public List<FileWriter> fwl = new ArrayList<FileWriter>(); public void steuern() throws IOException { int anzahl = 0; while (anzahl!= 42) { System.out.print("Anzahl: "); anzahl = Eingabe.leseInt(); System.out.print("Datei: "); oeffnen(eingabe.lesestring(), anzahl); Software-Qualität Stephan Kleuker 236

6 Verstecktes Speicherleck (2/3) public void oeffnen(string name, int anzahl) throws IOException { for (int i = 0; i < anzahl; i++){ FileWriter fw= new FileWriter( new File(".\\bah\\"+name + i + ".dof")); fw.write(42); fwl.add(fw); public static void main(string[] arg) throws IOException { new MachAuf().steuern(); Software-Qualität Stephan Kleuker 237

7 Verstecktes Speicherleck (3/3) Programmstart Software-Qualität Stephan Kleuker 238

8 Java hat eigenen Profiler Option der JavaVM-Xprof(Ausgabe wird auch von Werkzeugen genutzt) Software-Qualität Stephan Kleuker 239

9 Zeitmessung selbst gestrickt (1/6) Szenario: Abteilung mit mehreren Projekten, Projekte mit mehreren Mitarbeitern Frage nach passenden Typ für projekte, mitarbeiter Software-Qualität Stephan Kleuker 240

10 Zeitmessung selbst gestrickt (2/6) - Ausschnitte public class Abteilung extends Orgeinheit { // hier verschiedene Set-Implementierungen testbar // analog auch in Projekt private Set<Projekt> projekte = new HashSet<Projekt>(); public List<String> mitarbeiterinprojekten(int nr){ List<String> ergebnis = new ArrayList<String>(); for(projekt p:projekte) if(p.suchenbeinr(nr)!=null) ergebnis.add(p.getname()); return ergebnis; //... Software-Qualität Stephan Kleuker 241

11 Zeitmessung selbst gestrickt (3/6) - Ausschnitte public class Projekt extends Orgeinheit{ private Set<Mitarbeiter> mitarbeiter = new HashSet<Mitarbeiter>(); public Mitarbeiter suchenbeinr(int nr){ for(mitarbeiter m:mitarbeiter) if(m.getnr()==nr) return m; return null; public class Mitarbeiter extends Orgeinheit {... Software-Qualität Stephan Kleuker 242

12 Zeitmessung selbst gestrickt (4/6) - Testszenario public Lastdaten() { int anzahl=10000; long vorher = System.currentTimeMillis(); long summe = 0; long gestoppt; List<Mitarbeiter> m = new ArrayList<Mitarbeiter>(); List<Projekt> p = new ArrayList<Projekt>(); List<Abteilung> a = new ArrayList<Abteilung>(); for (int i = 0; i < anzahl; i++) m.add(new Mitarbeiter(new Date().toString())); for (int i = 0; i < anzahl/10; i++) { Projekt pr = new Projekt(new Date().toString()); for (int j = 0; j < anzahl/100; j++) pr.mitarbeiterhinzu(m.get((int) (m.size()* Math.random()))); p.add(pr); for (int i = 0; i < anzahl/100; i++) { Abteilung ab = new Abteilung(new Date().toString()); for (int j = 0; j < anzahl/1000; j++) ab.projekthinzu(p.get((int) (p.size() * Math.random()))); a.add(ab); Software-Qualität Stephan Kleuker 243

13 Zeitmessung selbst gestrickt (5/6) - Testszenario gestoppt=system.currenttimemillis(); summe +=(gestoppt-vorher); System.out.println("verbraucht erstellen: "+(gestoppt - vorher)); vorher = System.currentTimeMillis(); for(int i=0;i<anzahl;i++) for(abteilung ab:a) ab.mitarbeiterinprojekten(i); gestoppt=system.currenttimemillis(); summe +=(gestoppt-vorher); System.out.println("verbraucht auslesen: "+(gestoppt - vorher)); vorher = System.currentTimeMillis(); for(int i=0;i<anzahl;i++) for(abteilung ab:a) ab.mitarbeiterentfernen(i); gestoppt=system.currenttimemillis(); summe +=(gestoppt-vorher); System.out.println("verbraucht loeschen: "+(gestoppt - vorher)); System.out.println("gesamt verbraucht: " + summe); Software-Qualität Stephan Kleuker 244

14 Zeitmessung selbst gestrickt (6/6) - Ergebnisse Klasse erstellen auslesen löschen gesamt HashSet LinkedHashSet CopyOnWriteArraySet private Set<Projekt> projekte = new Klasse<Projekt>(); private Set<Mitarbeiter> mitarbeiter = new Klasse<Mitarbeiter>(); Software-Qualität Stephan Kleuker 245

15 Variante (1/2) Objekte werden sortierbar: public class Orgeinheit implements public int compareto(orgeinheit o) { return nr-o.nr;... statt in Projekt: public void mitarbeiterloeschen(int nr){ mas.remove(suchenbeinr(nr)); neu in Projekt: public void mitarbeiterloeschen(int nr){ Mitarbeiter m = suchenbeinr(nr); if(m!=null) mitarbeiter.remove(m); Software-Qualität Stephan Kleuker 246

16 Software-Qualität Stephan Kleuker 247 Variante (2/2) ConcurrentSkipListSet TreeSet CopyOnWriteArraySet LinkedHashSet HashSet gesamt löschen auslesen erstellen Klasse

17 Konzept von Performance-Messwerkzeugen ähnlich zum letzten Beispiel wird Java-Code erweitert java -agentlib:hprof (hprof als Beispiel) Erweiterungen melden Informationen an Messerwerkzeug, welches protokolliert Meldungen sollen erlauben, das Verhalten des Messwerkzeugs heraus zu rechnen, genauer: Java hat Java Virtual Machine Tool Interface (JVMTI) ermöglicht als Aufrufargument einen Java Agent Java Agent ist spezielle Klasse aufgerufen bevor irgendwas passiert (vor main) Java Agent kann Filter installieren; bekommt mit, wenn Klassen geladen werden und kann diese verändern (Ansatz vergleichbar mit Aspect-opriented Programming) Software-Qualität Stephan Kleuker 248

18 Beispiel: Netbeans Profiler(1/7) Software-Qualität Stephan Kleuker 249

19 Beispiel: Netbeans Profiler(2/7) Software-Qualität Stephan Kleuker 250

20 Beispiel: Netbeans Profiler(3/7) Software-Qualität Stephan Kleuker 251

21 Beispiel: Netbeans Profiler(4/7) Klasse HashSet LinkedHashSet ConcurrentSkipListSet TreeSet Hinzu InProjekten CopyOnWriteArraySet Vorletzten beiden Klassen sind thread-safe; dies kann Unterschied zu erster Messung erklären TreeSet, ConcurrentSkipListSet benötigten Comparable<T> Wieder: HashSet wie TreeSet; LinkedHashSet besser Test war mit kleinen Objekten (Einfluss?) Entfernen gesamt Software-Qualität Stephan Kleuker 252

22 Beispiel: Netbeans Profiler(5/7) Software-Qualität Stephan Kleuker 253

23 Beispiel: Netbeans Profiler(6/7) Software-Qualität Stephan Kleuker 254

24 Beispiel: Netbeans Profiler(7/7) Klasse HashSet Top 3 Speicherverbrauch LinkedHashSet CopyOnWriteArraySet ConcurrentSkipListSet TreeSet Software-Qualität Stephan Kleuker 255

25 Zusammenfassung Definition des Testszenarios ist hier sehr komplexe Aufgabe Testergebnisse können von vielen kleinen Parametern (Objektgrößen, Systemeinstellungen) abhängen Kleine Änderungen können große Effekte haben Performance-und Speicherverbrauchsmessung oft nicht ganz exakt durchführbar Zentrale Frage: welche Methode wird wie of aufgerufen und verbraucht wieviel Zeit Zentrale Frage: Welche Onjekte verbrauchen wieviel Speicherplatz Werkzeugunterstützung ist vorhanden Software-Qualität Stephan Kleuker 256