Zarządzanie pamięcią: ręczne czy automatyczne

1. Zarządzanie pamięcią: ręczne czy automatyczne Łukasz Kosson Tomasz Wasersztrum

2. Podstawy

3. Podstawy • Stos i sterta

4. Podstawy • Stos i sterta

5. Podstawy • Stos i sterta • malloc() i free()

6. Podstawy • Stos i sterta • malloc() i free() (implementacja windows)

7. Podstawy • Stos i sterta • malloc() i free() (implementacja windows) • tablica wolnych bloków

8. Podstawy • Stos i sterta • malloc() i free() (implementacja windows) • tablica wolnych bloków • bloki „zawieszone”

9. Podstawy • Stos i sterta • malloc() i free() (implementacja windows) • tablica wolnych bloków • bloki „zawieszone” • schemat algorytmów

10. Podstawy • Stos i sterta • malloc() i free() (implementacja windows) • tablica wolnych bloków • bloki „zawieszone” • schemat algorytmów • new i delete

11. Problemy zarządzania pamięcią

12. Problemy zarządzania pamięcią • Wycieki pamięci (memory leak)

13. Problemy zarządzania pamięcią • Wycieki pamięci (memory leak) Pseudokod obsługi windy.

14. Problemy zarządzania pamięcią • Wycieki pamięci (memory leak) Pseudokod obsługi windy. When a button is pressed:  Get some memory, which will be used to remember the floor number  Put the floor number into the memory  Are we already on the target floor?  If so, we have nothing to do: finished  Otherwise:    Wait until the lift is idle     Go to the required floor    Release the memory we used to remember the floor number

15. Problemy zarządzania pamięcią • Wycieki pamięci (memory leak)

16. Problemy zarządzania pamięcią • Wycieki pamięci (memory leak) • Nieaktualne referencje (dangling pointers)

17. Problemy zarządzania pamięcią • Wycieki pamięci (memory leak) • Nieaktualne referencje (dangling pointers) • Fragmentacja

18. Garbage collector

19. Garbage collector Czym jest i co robi?

20. Garbage collector Czym jest i co robi? • Jeden z mechanizmów zarządzania zasobami (m.in. pamięcią)

21. Garbage collector Czym jest i co robi? • Jeden z mechanizmów zarządzania zasobami (m.in. pamięcią) • Odpowiedzialny za zwalnianie niepotrzebnych zasobów

22. Garbage collector Czym jest i co robi? • Jeden z mechanizmów zarządzania zasobami (m.in. pamięcią) • Odpowiedzialny za zwalnianie niepotrzebnych zasobów • Często zmniejsza fragmentację (zewnętrzną i wewnętrzną) pamięci

23. Garbage collector Czym nie jest i czego nie robi?

24. Garbage collector Czym nie jest i czego nie robi? • Nie zwalnia z racjonalnego korzystania z pamięci

25. Garbage collector Czym nie jest i czego nie robi? • Nie zwalnia z racjonalnego korzystania z pamięci • Nie służy do wykrywania wycieków

26. Garbage collector Czym nie jest i czego nie robi? • Nie zwalnia z racjonalnego korzystania z pamięci • Nie służy do wykrywania wycieków • Nie dotyka zewnętrznych zasobów

27. Garbage collector Czym nie jest i czego nie robi? • Nie zwalnia z racjonalnego korzystania z pamięci • Nie służy do wykrywania wycieków • Nie dotyka zewnętrznych zasobów • Nie czyni cudów

28. Garbage collector Gdzie jest wykorzystywany?

29. Garbage collector Gdzie jest wykorzystywany? • Początki: LISP, 1960

30. Garbage collector Gdzie jest wykorzystywany? • Początki: LISP, 1960 • Głównie wykorzystywany do zarządzania pamięcią operacyjną ...

31. Garbage collector Gdzie jest wykorzystywany? • Początki: LISP, 1960 • Głównie wykorzystywany do zarządzania pamięcią operacyjną ... • ... ale także np. połączeniami, plikami

32. Garbage collector Gdzie jest wykorzystywany? • Początki: LISP, 1960 • Głównie wykorzystywany do zarządzania pamięcią operacyjną ... • ... ale także np. połączeniami, plikami • Środowiska, np: .NET, JVM (także ME)

33. Garbage collector Gdzie jest wykorzystywany? • Początki: LISP, 1960 • Głównie wykorzystywany do zarządzania pamięcią operacyjną ... • ... ale także np. połączeniami, plikami • Środowiska, np: .NET, JVM (także ME) • Języki skryptowe, np JavaScript

34. GC – zasada działania Jakie obiekty sprzątać?

35. GC – zasada działania Jakie obiekty sprzątać? • Optymalne rozwiązanie: kasować obiekty nieosiągalne semantycznie

36. GC – zasada działania Jakie obiekty sprzątać? • Optymalne rozwiązanie: kasować obiekty nieosiągalne semantycznie • Problem: zagadnienie równoważne problemowi stopu.

37. GC – zasada działania Jakie obiekty sprzątać? • Optymalne rozwiązanie: kasować obiekty nieosiągalne semantycznie • Problem: zagadnienie równoważne problemowi stopu. • Prostsze rozwiązanie: osiągalność syntaktyczna

38. GC – zasada działania Jakie obiekty sprzątać? • Optymalne rozwiązanie: kasować obiekty nieosiągalne semantycznie • Problem: zagadnienie równoważne problemowi stopu. • Prostsze rozwiązanie: osiągalność syntaktyczna • Praktyka: rozwiązanie pośrednie

39. GC – zasada działania Algorytm naiwny (mark and sweep):

40. GC – zasada działania Algorytm naiwny (mark and sweep): • Dla każdego obiektu trzymamy bit osiągalności

41. GC – zasada działania Algorytm naiwny (mark and sweep): • Dla każdego obiektu trzymamy bit osiągalności • Zaczynając od obiektów bezpośrednio osiągalnych przeglądamy strukturę obiektów

42. GC – zasada działania Algorytm naiwny (mark and sweep): • Dla każdego obiektu trzymamy bit osiągalności • Zaczynając od obiektów bezpośrednio osiągalnych przeglądamy strukturę obiektów • Zwalniamy obiekty do których się nie udało dojść

43. GC – zasada działania Wady algorytmu naiwnego:

44. GC – zasada działania Wady algorytmu naiwnego: • Wymaga wstrzymania procesu

45. GC – zasada działania Wady algorytmu naiwnego: • Wymaga wstrzymania procesu • Przeglądanie całej pamięci

46. GC – zasada działania Wady algorytmu naiwnego: • Wymaga wstrzymania procesu • Przeglądanie całej pamięci • Duża fragmentacja pamięci

47. GC – zasada działania Modyfikacje algorytmu mark-and-sweep:

48. GC – zasada działania Modyfikacje algorytmu mark-and-sweep: • Stop-and-copy: redukuje fragmentację, ale zwiększa dwukrotnie wymagania pamięciowe

49. GC – zasada działania Modyfikacje algorytmu mark-and-sweep: • Stop-and-copy: redukuje fragmentację, ale zwiększa dwukrotnie wymagania pamięciowe • Mark-and-compact: redukuje fragmentację

50. GC – zasada działania Obserwacja: • Im obiekt młodszy, tym szybciej staje się niedostępny