JMH ベンチマークでのメモリ蓄積の効果的な管理

JMH ベンチマークでのメモリ蓄積の解決

アプローチ 1: 分離されたフォークを使用した Java モジュラー ベンチマーク

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@Warmup(iterations = 5)
@Measurement(iterations = 5)
@Fork(value = 1, warmups = 1)
@State(Scope.Thread)
public class MemoryBenchmark {

    @Benchmark
    public int calculate() {
        // Simulating a computational task
        return (int) Math.pow(2, 16);
    }
}

サブプロセスのような手法を使用して各反復を分離する

アプローチ 2: Java ProcessBuilder を使用した分離実行

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;

public class IsolatedBenchmark {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("java", "-jar", "benchmark.jar");
            pb.inheritIO();
            Process process = pb.start();
            process.waitFor();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

反復間でヒープメモリをリセットする

アプローチ 3: System.gc() を利用してガベージ コレクションを強制する

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@Warmup(iterations = 5)
@Measurement(iterations = 5)
@Fork(1)
@State(Scope.Thread)
public class ResetMemoryBenchmark {

    @Setup(Level.Iteration)
    public void cleanUp() {
        System.gc(); // Force garbage collection
    }

    @Benchmark
    public int compute() {
        return (int) Math.sqrt(1024);
    }
}

一貫性を検証するための単体テスト

環境全体でのメモリの安定性のテスト

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class BenchmarkTests {

    @Test
    void testMemoryUsageConsistency() {
        long startMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();
        int result = (int) Math.pow(2, 10);
        long endMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();
        assertTrue((endMemory - startMemory) < 1024, "Memory usage is inconsistent");
    }
}

JMH のメモリ蓄積に関するよくある質問

1. JMH ベンチマーク中にメモリが蓄積される原因は何ですか?
2. メモリの蓄積は、多くの場合、保持されたオブジェクト、収集されなかったガベージ、または JVM でのクラスの繰り返しロードによって発生します。
3. ベンチマーク中にガベージ コレクションを使用してメモリを管理するにはどうすればよいですか?
4. 明示的に呼び出すことができます System.gc() を使用して反復間で @Setup(Level.Iteration) JMH の注釈。
5. の役割は何ですか ProcessBuilder ベンチマークを分離するクラス?
6. ProcessBuilder ベンチマークごとに新しい JVM インスタンスを開始し、メモリ使用量を分離し、反復間の保持を防ぐために使用されます。
7. どうやって @Fork 注釈はメモリの問題を軽減するのに役立ちますか?
8. @Fork ベンチマーク用の JVM フォークの数を制御し、確実に新しい JVM メモリ状態で反復が開始されるようにします。
9. スレッドローカル変数はメモリ保持に寄与する可能性がありますか?
10. はい、不適切に管理されています ThreadLocal 変数はメモリを保持できます。常にそれらをクリアします ThreadLocal.remove()。
11. 静的フィールドは JMH ベンチマーク中にメモリにどのような影響を与えますか?
12. 静的フィールドはオブジェクトへの参照を不必要に保持する可能性があります。それらを避けるか、弱い参照を使用してメモリ保持を最小限に抑えます。
13. クラスの読み込みはベンチマーク中のメモリ増加の要因ですか?
14. はい、クラスの読み込みが過剰になると、メタスペースの使用量が増加する可能性があります。使用する @Fork または、カスタム クラス ローダーを使用すると、この問題を軽減できます。
15. JMH のウォームアップ フェーズはメモリ測定にどのような影響を与えますか?
16. ウォームアップ フェーズでは JVM の準備が行われますが、ガベージ コレクションが不十分にトリガーされた場合にはメモリの問題が浮き彫りになる場合もあります。
17. メモリの蓄積を避けるためにベンチマークを作成するためのベスト プラクティスは何ですか?
18. クリーンで独立したベンチマークを作成し、静的フィールドを避けて使用します。 @Setup 反復間のメモリ状態をクリーンアップするメソッド。
19. ベンチマーク中にメモリ使用量をプログラムで監視できますか?
20. はい、使用します Runtime.getRuntime().totalMemory() そして Runtime.getRuntime().freeMemory() 操作の前後にメモリを測定します。

信頼性の高い JMH ベンチマークのための効果的な手順

JMH ベンチマークでメモリの蓄積に対処するには、JVM がヒープ メモリとガベージ コレクションを処理する方法を理解する必要があります。反復の分離やメモリの明示的な管理などの単純な手順により、一貫した結果が得られます。これらの手法は、信頼性の高いパフォーマンス測定が重要なプロジェクトに役立ちます。

静的参照を減らしたり、JMH アノテーションを活用したりするなどの手法を採用すると、よりクリーンな反復が保証されます。開発者は、よくある落とし穴を軽減しながら、メモリ使用量に関する洞察を得ることができます。その結果、ベンチマークは JVM メモリ動作のアーティファクトではなくパフォーマンスに重点を置き続けます。 🎯