El documento trata sobre el manejo de memoria en el JVM. Explica los conceptos básicos como el heap, la hipótesis generacional, los diferentes tipos de colectores de basura como el Serial GC, Parallel GC, CMS GC y G1 GC. También cubre temas como los GC roots, tipos de referencias como weak y soft references, y el ciclo de recolección del nuevo ZGC.

1. Introducción al manejo
de memoria en el JVM
Sergio Martínez
@SuperSerch

2. ¿Qué ocurre en la memoria?

3. ¿Qué ocurre en la memoria?

4. ¿Qué ocurre en la memoria?

5. ¿Qué ocurre en la memoria?

6. ¿Qué ocurre en la memoria?

7. ¿Qué ocurre en la memoria?

8. ¿Qué ocurre en la memoria?

9. ¿Qué ocurre en la memoria?

10. Retos al administrar la memoria
Velocidad de asignación ( velocidad de
creación de objetos )
Seguimiento de objetos y valores vivos
Seguimiento del espacio vacío
Fragmentación de la memoria

11. JVMS: 2.5.3 Heap
“The heap is created on virtual machine start-up. Heap storage for
objects is reclaimed by an automatic storage management system
(known as a garbage collector); objects are never explicitly deallocated.
The Java Virtual Machine assumes no particular type of automatic
storage management system, and the storage management technique
may be chosen according to the implementor's system requirements.
The heap may be of a fixed size or may be expanded as required by the
computation and may be contracted if a larger heap becomes
unnecessary. The memory for the heap does not need to be contiguous.”

12. If a computation requires more heap than can be made available
by the automatic storage management system, the Java Virtual
Machine throws an OutOfMemoryError.
The heap is created on virtual machine start-up. Heap storage for
objects is reclaimed by an automatic storage management system
(known as a garbage collector); objects are never explicitly deallocated.
The Java Virtual Machine assumes no particular type of automatic
storage management system, and the storage management technique
may be chosen according to the implementor's system requirements.
The heap may be of a fixed size or may be expanded as required by the
computation and may be contracted if a larger heap becomes
unnecessary. The memory for the heap does not need to be contiguous.
JVMS: 2.5.3 Heap

13. Hipótesis Generacional
Hipótesis generacional
La mayoría de los objetos mueren jóvenes
80% - 95% de los objetos en 1MB mueren
antes de que se llene el siguiente MB
95% de los objetos Java son de corta vida

14. Memoria generacional
PermGen
(jdk8-nativo)
Old Gen
Young Gen

15. Young Gen

16. Young Gen
Eden
Survivor Spaces
From To⇄

17. Allocation

18. Allocation

19. Allocation
From To

20. Allocation
From To

21. Allocation
To From

22. Allocation
To From

23. Allocation
From To

24. Promotion
From To
No hay espacio suficiente

25. Promotion
From To
Old Generation

26. ¿Cuándo un Objeto es basura?
Un objeto es elegible para ser colectado
cuando desde ningún GC Root de la JVM se
puede alcanzar con una referencia fuerte al
objeto
Referencia fuerte (Variable en alcance)
GC Root de la JVM

27. GC Roots de la JVM
Threads activos
Variables locales
(stack)
Variables estáticas
Referencias JNI GC Roots
Objetos
Alcanzables
Objetos NO
Alcanzables

28. Colectores en Oracle JVM
Serial Garbage Collector
Parallel Garbage Collector
Concurrent Mark-Sweep Garbage Collector
G1 Garbage Collector (Garbage 1srt)
Z Garbage Collection (JDK 11)

29. Serial Garbage Collector
Compactación por deslizamiento,
con una pausa stop-the-world
Util para ambientes con 1 virtual
core o en ambientes donde
varias JVMs comparten el mismo
hardware
Para Heaps en el orden de MBs
Pausas posiblemente largas
App App AppGC GC

30. Parallel Garbage Collector
Compactación por
deslizamiento, con una pausa
stop-the-world
utiliza todos los núcleos
disponibles
Alto throughput
Para Heap’s en el orden de GBs
App App AppGC GC

31. Concurrent Mark-Sweep Garbage
Collector
Diseñado para tener un tiempo de
respuesta consistente
Hace gran parte del trabajo de
limpiar Old Gen concurrente a la
aplicación
Si se acaba el espacio antes de que
CMS pueda limpiar, ocurre una
SWP y limpia en paralelo
Require un Heap mas grande
App App AppIM RM
SW

32. G1 Garbage Collector (Garbage 1srt)
Paralelo, concurrente e incremental
Pausas cortas (200ms) y alto
throughput
Divide el heap en regiones
Cada región puede cambiar de rol
según se requiera al momento
Remplazo del CMS, a partir del JDK9
es el GC por defecto
App App AppGC GC

33. G1 Garbage Collector (Garbage 1srt)

34. G1 Garbage Collector (Garbage 1srt)

35. G1 Garbage Collector (Garbage 1srt)

36. G1 Garbage Collector (Garbage 1srt)

37. G1 Garbage Collector (Garbage 1srt)

38. Z Garbage Collector (JDK 11*)
Concurrente
Divide el heap en regiones
Pausas que no exceden 10ms
Tiempo de pausas no
incrementa con el tamaño del
Heap
NUMA-aware
Usa punteros coloreados
Utiliza load barriers (~4%)
Para Heap’s con tamaños desde
Megabytes hasta Terabytes
Solo una generación*
Tiempo de pausas incrementa
al incrementar los GC Roots

39. ZGC Cycle
Pause Mark Start Pause Mark End Pause Relocate Start
Concurrent
Mark/Remap
Concurrent
prep. relocation
Concurrent
Relocate

40. Colored Pointers & Load Barriers
Object address (44bits - 16 TB address space)Unused (16 bits)
Metadata
Puntero a un Objeto (64 Bits)
Object o = obj.fieldA;
<Load Barrier>
-No es el color correcto?
-Realizar los ajustes
<Load Barrier>
…

41. Tipos de Referencias
Fuerte
Suave ( SoftReference )
Debil ( WeakReference )
Fantasma ( PhantomReference )

42. Ejemplo WeakReference
WagTask.run Kennel.dogCache
WeakReference
Dog
Tail
Stack Heap

43. Ejemplo WeakReference
WagTask.run Kennel.dogCache
WeakReference
Dog
Tail
Stack Heap
El Thread se muere

44. Ejemplo WeakReference
Kennel.dogCache
WeakReference
Dog
Tail
Heap
Durante un GC

45. Ejemplo WeakReference
Kennel.dogCache
WeakReference
null
Heap
Después del GC

46. ¿ Preguntas ?