12+
Управление памятью в .NET для профессионалов
Покупка
Новинка
Издательство:
ДМК Пресс
Автор:
Кокоса Конрад
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 802
Возрастное ограничение: 12+
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
Дополнительное профессиональное образование
ISBN: 978-5-97060-800-5
Артикул: 799580.02.99
Доступ онлайн
1 899 ₽
В корзину
Хотя в .NET управление памятью осуществляется автоматически, понимание того, как именно это делается, сулит немало преимуществ. Вы сможете писать более качественные программы, эффективно взаимодействующие с памятью.
Книга, проверенная командой разработки .NET из "Майкрософт", содержит 25 сценариев поиска и устранения неисправностей, призванных помочь в диагностике сложных проблем при работе с памятью. Приводится также ряд полезных рекомендаций по написанию кода, учитывающих особенности управления памятью и позволяющих избежать типичных ошибок.
Книга адресована разработчикам программного обеспечения для платформы .NET, архитекторам и специалистам по производительности.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 09.03.01: Информатика и вычислительная техника
- 09.03.02: Информационные системы и технологии
- 09.03.03: Прикладная информатика
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Конрад Кокоса Управление памятью в .NET для профессионалов
Pro .NET Memory Management For Better Code, Performance, and Scalability Konrad Kokosa
Управление памятью в .NET для профессионалов Написание более качественного, производительного и масштабируемого кода Конрад Кокоса Москва, 2020
УДК 004.438.NET ББК 32.973.26-018.2 К55 Кокоса К. К55 Управление памятью в .NET для профессионалов. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 800 с.: ил. ISBN 978-5-97060-800-5 Хотя в .NET управление памятью осуществляется автоматически, понимание того, как именно это делается, сулит немало преимуществ. Вы сможете писать более качественные программы, эффективно взаимодействующие с памятью. Книга содержит 25 сценариев поиска и устранения неисправностей, призванных помочь в диагностике сложных проблем при работе с памятью. Приводится также ряд полезных рекомендаций по написанию кода, учитывающих особенности управления памятью и позволяющих избежать типичных ошибок. Книга адресована разработчикам программного обеспечения для платформы .NET, архитекторам и специалистам по производительности. УДК 004.438.NET ББК 32.973.26-018.2 Original English language edition printed on acid-free paper. Copyright © 2018 by Konrad Kokosa. Russian language edition copyright © 2020 by DMK Press. All rights reserved. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. ISBN 978-1-4842-4026-7 (англ.) Copyright © 2018 by Konrad Kokosa ISBN 978-5-97060-800-5 (рус.) © Оформление, издание, перевод, ДМК Пресс, 2020
Моей любимой жене Юстине, без которой в моей жизни не случилось бы ничего сколько-нибудь важного
Содержание Об авторе............................................................................................................................. 15 О технических рецензентах..................................................................................... 15 Благодарности.................................................................................................................. 16 Предисловие...................................................................................................................... 18 Введение.............................................................................................................................. 19 От издательства............................................................................................................... 25 Глава 1. Основные понятия....................................................................................... 26 Терминология, относящаяся к памяти.................................................................................... 27 Статическое выделение........................................................................................................ 33 Регистровая машина............................................................................................................. 34 Стек........................................................................................................................................ 35 Стековая машина.................................................................................................................. 40 Указатель............................................................................................................................... 43 Куча........................................................................................................................................ 45 Ручное управление памятью.................................................................................................... 47 Автоматическое управление памятью.................................................................................... 52 Распределитель, модификатор и сборщик......................................................................... 54 Подсчет ссылок.......................................................................................................................... 58 Отслеживающий сборщик........................................................................................................ 63 Этап пометки........................................................................................................................ 63 Этап сборки........................................................................................................................... 67 Немного истории....................................................................................................................... 71 Резюме....................................................................................................................................... 73 Правило 1: учиться, учиться и учиться............................................................................... 74 Глава 2. Низкоуровневое управление памятью........................................... 75 Оборудование............................................................................................................................ 76 Память................................................................................................................................... 81 Центральный процессор...................................................................................................... 84 Операционная система............................................................................................................. 99 Виртуальная память........................................................................................................... 100 Большие страницы.............................................................................................................. 104 Фрагментация виртуальной памяти................................................................................. 105 Общая структура памяти.................................................................................................... 105 Управление памятью в Windows........................................................................................ 107 Организация памяти в Windows........................................................................................ 112
Содержание 7 Управление памятью в Linux............................................................................................. 114 Организация памяти в Linux............................................................................................. 116 Зависимость от операционной системы........................................................................... 117 NUMA и группы процессоров................................................................................................. 118 Резюме..................................................................................................................................... 120 Правило 2: избегайте произвольного доступа, отдавайте предпочтение последовательному............................................................................................................. 120 Правило 3: улучшайте пространственную и временную локальность данных.............. 121 Правило 4: пользуйтесь продвинутыми средствами....................................................... 121 Глава 3. Измерения памяти..................................................................................... 123 Измеряйте как можно раньше................................................................................................ 124 Накладные расходы и вмешательство............................................................................... 125 Выборка и трассировка....................................................................................................... 126 Дерево вызовов................................................................................................................... 126 Графы объектов................................................................................................................... 127 Статистика........................................................................................................................... 129 Задержка и пропускная способность................................................................................. 132 Дампы памяти, трассировка, динамическая отладка...................................................... 133 Среда Windows......................................................................................................................... 134 Краткий обзор..................................................................................................................... 134 VMMap................................................................................................................................. 135 Счетчики производительности.......................................................................................... 136 Трассировка событий для Windows................................................................................... 142 Windows Performance Toolkit.............................................................................................. 152 PerfView............................................................................................................................... 162 ProcDump и DebugDiag....................................................................................................... 171 WinDbg................................................................................................................................. 171 Дизассемблеры и декомпиляторы..................................................................................... 174 BenchmarkDotNet................................................................................................................ 174 Коммерческие инструменты.............................................................................................. 176 Среда Linux.............................................................................................................................. 186 Краткий обзор..................................................................................................................... 186 Perfcollect............................................................................................................................. 187 Trace Compass...................................................................................................................... 189 Дампы памяти..................................................................................................................... 198 Резюме..................................................................................................................................... 199 Правило 5: измеряйте GC как можно раньше................................................................... 201 Глава 4. Фундаментальные основы .NET........................................................ 202 Версии .NET.............................................................................................................................. 202 Детали внутреннего устройства .NET.................................................................................... 205 Разбираем пример программы.......................................................................................... 208 Сборки и домены приложений............................................................................................... 213 Забираемые сборки............................................................................................................ 215 Области памяти процесса....................................................................................................... 216 Сценарий 4.1. Сколько места в памяти занимает моя программа?................................ 220 Сценарий 4.2. Моя программа потребляет все больше и больше памяти...................... 222 Сценарий 4.3. Моя программа потребляет все больше и больше памяти...................... 225 Сценарий 4.4. Моя программа потребляет все больше и больше памяти...................... 227 Система типов......................................................................................................................... 230
8 Содержание Категории типов................................................................................................................. 231 Хранение типов................................................................................................................... 232 Типы значений.................................................................................................................... 233 Ссылочные типы................................................................................................................. 241 Строки...................................................................................................................................... 246 Интернирование строк....................................................................................................... 252 Сценарий 4.5. Моя программа потребляет слишком много памяти............................... 257 Упаковка и распаковка............................................................................................................ 259 Передача по ссылке................................................................................................................. 264 Передача по ссылке экземпляра типа значений.............................................................. 264 Передача по ссылке экземпляра ссылочного типа........................................................... 265 Локальность типов данных..................................................................................................... 266 Статические данные................................................................................................................ 269 Статические поля................................................................................................................ 269 Внутреннее устройство статических данных................................................................... 270 Резюме..................................................................................................................................... 273 Структуры............................................................................................................................ 274 Классы.................................................................................................................................. 274 Глава 5. Разделение памяти на части............................................................... 277 Стратегии разделения памяти............................................................................................... 278 Разделение по размеру........................................................................................................... 279 Куча малых объектов.......................................................................................................... 280 Куча больших объектов...................................................................................................... 281 Разделение по времени жизни............................................................................................... 284 Сценарий 5.1. Как чувствует себя моя программа? Динамика размеров поколений.... 290 Запомненные наборы (Remembered sets)......................................................................... 292 Таблицы карт (Card tables)................................................................................................. 298 Связки карт.......................................................................................................................... 303 Физическое разделение.......................................................................................................... 306 Сценарий 5.2. Утечка памяти в nopCommerce?................................................................ 311 Сценарий 5.3. Растранжиривание кучи больших объектов?........................................... 319 Анатомия сегментов и кучи............................................................................................... 321 Повторное использование сегментов............................................................................... 324 Резюме..................................................................................................................................... 326 Правило 11: следите за размерами поколений................................................................ 326 Правило 12: избегайте лишних ссылок в куче.................................................................. 327 Правило 13: наблюдайте за использованием сегментов................................................. 328 Глава 6. Выделение памяти.................................................................................... 329 Введение в распределение памяти........................................................................................ 329 Выделение памяти сдвигом указателя.................................................................................. 330 Выделение памяти из списка свободных блоков.................................................................. 337 Создание нового объекта........................................................................................................ 341 Выделение памяти в куче малых объектов....................................................................... 343 Выделение памяти в куче больших объектов................................................................... 347 Балансировка кучи.................................................................................................................. 351 Исключение OutOfMemoryException..................................................................................... 353 Сценарий 6.1. Нехватка памяти......................................................................................... 355 Выделение памяти в стеке...................................................................................................... 356 Избегание выделения памяти................................................................................................ 358
Содержание 9 Явное выделение памяти для ссылочных типов.............................................................. 360 Скрытое выделение памяти............................................................................................... 381 Скрытое выделение памяти в библиотеках...................................................................... 389 Сценарий 6.2. Исследование выделения памяти.............................................................. 393 Сценарий 6.3. Функции Azure............................................................................................ 396 Резюме..................................................................................................................................... 397 Правило 14: избегайте выделения памяти в куче на критических с точки зрения производительности участках программы....................................................................... 397 Правило 15: избегайте дорогостоящего выделения памяти в LOH................................ 398 Правило 16: по возможности выделяйте память в стеке................................................. 398 Глава 7. Сборка мусора – введение................................................................... 400 Общее описание...................................................................................................................... 400 Пример процесса сборки мусора............................................................................................ 402 Шаги процесса сборки мусора................................................................................................ 408 Сценарий 7.1. Анализ использования GC.......................................................................... 408 Профилирование GC............................................................................................................... 412 Данные для настройки производительности сборки мусора.............................................. 414 Статические данные........................................................................................................... 414 Динамические данные....................................................................................................... 417 Сценарий 7.2. Демонстрация бюджета выделения........................................................... 419 Инициаторы сборки мусора................................................................................................... 428 Запуск по причине выделения памяти............................................................................. 429 Явный запуск....................................................................................................................... 430 Сценарий 7.3. Анализ явных вызовов GC.......................................................................... 433 Запуск по причине нехватки памяти у системы.............................................................. 439 Запуск по различным внутренним причинам.................................................................. 439 Приостановка движка выполнения....................................................................................... 440 Сценарий 7.4. Анализ времени приостановки GC............................................................ 442 Выбор поколения для сборки................................................................................................. 444 Сценарий 7.5. Анализ выбираемых поколений................................................................ 447 Резюме..................................................................................................................................... 448 Глава 8. Сборка мусора – этап пометки.......................................................... 449 Обход и пометка объектов...................................................................................................... 449 Корни – локальные переменные............................................................................................ 450 Хранилище локальных переменных................................................................................. 451 Корни на стеке..................................................................................................................... 452 Лексическая область видимости........................................................................................ 452 Живые стековые корни и лексическая область видимости............................................. 453 Живые стековые корни с ранней сборкой корней........................................................... 455 Информация для GC (GC Info)............................................................................................ 461 Закрепленные локальные переменные............................................................................ 465 Просмотр стековых корней................................................................................................ 468 Корни финализации................................................................................................................ 468 Внутренние корни GC............................................................................................................. 469 Корни – описатели GC............................................................................................................. 470 Анализ утечек памяти............................................................................................................. 476 Сценарий 8.1. Утечка памяти в nopCommerce?................................................................ 478 Сценарий 8.2. Нахождение самых популярных корней................................................... 482 Резюме..................................................................................................................................... 484
10 Содержание Глава 9. Сборка мусора – этап планирования............................................. 485 Куча малых объектов............................................................................................................... 486 Заполненные и пустые блоки............................................................................................. 486 Сценарий 9.1. Дамп памяти с поврежденными структурами......................................... 491 Таблица кирпичей.............................................................................................................. 492 Закрепление........................................................................................................................ 494 Сценарий 9.2. Исследование закрепления........................................................................ 499 Границы поколений............................................................................................................ 504 Оставление.......................................................................................................................... 504 Куча больших объектов........................................................................................................... 509 Заполненные и пустые блоки............................................................................................. 509 Принятие решения об уплотнении........................................................................................ 511 Резюме..................................................................................................................................... 512 Глава 10. Сборка мусора – очистка и уплотнение.................................... 513 Этап очистки............................................................................................................................ 513 Куча малых объектов.......................................................................................................... 513 Куча больших объектов...................................................................................................... 514 Этап уплотнения..................................................................................................................... 515 Куча малых объектов.......................................................................................................... 515 Куча больших объектов...................................................................................................... 519 Сценарий 10.1. Фрагментация кучи больших объектов................................................... 520 Резюме..................................................................................................................................... 528 Правило 17: следите за приостановкой среды выполнения............................................ 529 Правило 18: избегайте кризиса среднего возраста.......................................................... 529 Правило 19: избегайте фрагментации старого поколения и LOH................................... 530 Правило 20: избегайте явной сборки мусора................................................................... 531 Правило 21: избегайте утечек памяти............................................................................... 531 Правило 22: избегайте закрепления................................................................................. 532 Глава 11. Варианты сборки мусора.................................................................... 533 Обзор режимов........................................................................................................................ 533 Режим рабочей станции и серверный режим................................................................... 533 Неконкурентный и конкурентный режим........................................................................ 535 Конфигурирование режимов.................................................................................................. 536 .NET Framework................................................................................................................... 537 .NET Core.............................................................................................................................. 537 Приостановка и накладные расходы GC................................................................................ 538 Описание режимов.................................................................................................................. 540 Неконкурентный режим рабочей станции....................................................................... 541 Конкурентный режим рабочей станции (до версии 4.0).................................................. 542 Фоновый режим рабочей станции..................................................................................... 544 Неконкурентный серверный режим.................................................................................. 552 Фоновый серверный режим............................................................................................... 554 Режимы задержки................................................................................................................... 556 Пакетный режим................................................................................................................. 556 Интерактивный режим....................................................................................................... 557 Режим низкой задержки..................................................................................................... 557 Режим длительной низкой задержки................................................................................ 558 Регион без сборки мусора (No GC Region)......................................................................... 559 Цели оптимизации задержки............................................................................................ 562
Похожие Показать весь список
Доступ онлайн
1 899 ₽
В корзину