Typische Probleme. 7. Performance und Speicherauslastung. Parameter von java mit Performance-Einfluss. Parameter von javac mit Performance-Einfluss

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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 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 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 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

2 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); 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 236 Software-Qualität Stephan Kleuker 237 Verstecktes Speicherleck (3/3) Programmstart Java hat eigenen Profiler Option der JavaVM-Xprof(Ausgabe wird auch von Werkzeugen genutzt) Software-Qualität Stephan Kleuker 238 Software-Qualität Stephan Kleuker 239

3 Zeitmessung selbst gestrickt (1/6) Szenario: Abteilung mit mehreren Projekten, Projekte mit mehreren Mitarbeitern Frage nach passenden Typ für projekte, mitarbeiter 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 <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 240 Software-Qualität Stephan Kleuker 241 Zeitmessung selbst gestrickt (3/6) - Ausschnitte public class Projekt extends Orgeinheit{ private Set<Mitarbeiter> mitarbeiter = new <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 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

4 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 Zeitmessung selbst gestrickt (6/6) - Ergebnisse CopyOnWriteArraySet erstellen auslesen löschen gesamt private Set<Projekt> projekte = new <Projekt>(); private Set<Mitarbeiter> mitarbeiter = new <Mitarbeiter>(); Software-Qualität Stephan Kleuker 245 Variante (1/2) Variante (2/2) 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); CopyOnWriteArraySet ConcurrentSkipListSet TreeSet erstellen auslesen löschen gesamt Software-Qualität Stephan Kleuker 246 Software-Qualität Stephan Kleuker 247

5 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 aufgerufen bevor irgendwas passiert (vor main) Java Agent kann Filter installieren; bekommt mit, wenn n geladen werden und kann diese verändern (Ansatz vergleichbar mit Aspect-opriented Programming) Software-Qualität Stephan Kleuker 248 Beispiel: Netbeans Profiler(1/7) Software-Qualität Stephan Kleuker 249 Beispiel: Netbeans Profiler(2/7) Beispiel: Netbeans Profiler(3/7) Software-Qualität Stephan Kleuker 250 Software-Qualität Stephan Kleuker 251

6 Beispiel: Netbeans Profiler(4/7) Beispiel: Netbeans Profiler(5/7) ConcurrentSkipListSet TreeSet Hinzu CopyOnWriteArraySet InProjekten Entfernen gesamt Vorletzten beiden n sind thread-safe; dies kann Unterschied zu erster Messung erklären TreeSet, ConcurrentSkipListSet benötigten Comparable<T> Wieder: wie TreeSet; besser Test war mit kleinen Objekten (Einfluss?) Software-Qualität Stephan Kleuker 252 Software-Qualität Stephan Kleuker 253 Beispiel: Netbeans Profiler(6/7) Beispiel: Netbeans Profiler(7/7) Top 3 Speicherverbrauch CopyOnWriteArraySet ConcurrentSkipListSet TreeSet Software-Qualität Stephan Kleuker 254 Software-Qualität Stephan Kleuker 255

7 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