SE514318C2 - Förfarande för att effektivisera en databehandlingsprocess vid användning av en virtuell maskin och där ett skräpsamlingsförfarande används - Google Patents

Description

30 514 318 Java innefattar också metoder för s.k. tràdhantering (Thread- Management). Detta innebär att Java har ett inbyggt system för att stödja eller simulera att två eller flera program processas samtidigt. Tràdhanteringen kan uppdelas i tvâ de- lar. En del avser hur olika trådar struktureras på ett kon- trollerat sàtt. En andra del avser vilka trädar som skall köras och vilka trådar som skall vara passiva och vänta på att köras.

För att ytterligare öka effektiviteten och ställa upptaget minnesutrymme till förfogande för programmet är det inte tillräckligt att bara optimera minnet med avseende pä objek- ten.

Föreliggande uppfinning löser detta problem.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett förfaran- de för att effektivisera en databehandlingsprocess vid an- vändning av en virtuell maskin (Virtual Machine), där pro- grammet innefattar en mängd metoder, d.v.s. programavsnitt, som är lagrade i den använda datorns minne och där ett skräp- samlingsförfarande (Garbage Collecting) används av program- met, och utmärkes av, att i ett första steg alla s.k. trådars (Threads) stackar (Stacks) analyseras med avseende pà vilka metoder de behöver, att i ett andra steg var och en av de behövda metoderna bringas att regenereras där förekommande pekare (References) till en metod före regenereringen ersätts med pekare till regenererade metoder, av att i ett tredje steg alla icke regenererade metoder utraderas varvid motsva- rande minnesutrymme ställs till programmets förfogande. 15 20 25 30 514 318 Nedan beskrives föreliggande uppfinning närmare, delvis i samband med ett på bifogade ritning visat utföringsexempel av uppfinningen, där - figur 1 visar ett blockschema - figur 2 visar gamla metoder - figur 3 visar enligt uppfinningen regenererade metoder.

I figur 1 illustreras att en Java virtuell maskin JVM kan användas för att köra olika dataprogram 1, 2, 3 oavsett om operativsystemet år WinNT, LINUX, Solaris eller något annat system. Även om Java är ett mycket använt programspråk är, som nämnts ovan, föreliggande uppfinning inte begränsad till detta språk, utan uppfinningen kan tillämpas på allehanda objektorienterade och plattformsoberoende motsvarande pro- gramspråk.

Föreliggande uppfinning avser således ett förfarande för att effektivisera en databehandlingsprocess vid användning av en virtuell maskin (Virtual Machine), där programmet innefattar en mängd metoder, d.v.s. programavsnitt, som är lagrade i den använda datorns minne och där ett skräpsamlingsförfarande (Garbage Collecting) används av programmet.

Det år tidigare känt att skräpsamla objekt och därvid utrade- ra objekt som inte längre är aktuell för att därigenom ställa motsvarande minneskapacitet till förfogande.

I stora system används många metoder, d.v.s. programavsnitt, en eller ett fåtal gånger, eller så används metoder under en kort tidsperiod varefter de lämnas oanvända.

Var- Med Java och motsvarande program laddas nya metoder in, vid gamla metoder lämnas oanvända. 10 15 20 25 30 514 318 Dessutom leder adaptiv optimering till optimeringar och omop- timeringar av metoder som läggs in i minnet, och där gamla metoder lämnas oanvända.

När optimeringar av typen utvâljande av làsmekanismer (Lock Mechanism Selection) och utväljande av skräpsamlingsförfaran- de (Garbage Collection Selection) sker måste alla använda metoder som använder gamla mekanismer ersättas med nya meka- nismer.

Enligt uppfinningen bringas i ett första steg alla s.k. trå- dars (Threads) stackar (Stacks) att analyseras med avseende pà vilka metoder de behöver. I ett andra steg bringas var och en av de behövda metoderna att regenereras där förekommande pekare (References) till en metod före regenereringen ersätts med pekare till regenererade metoder. I ett tredje steg bringas alla icke regenererade metoder utraderas varvid mot- svarande minnesutrymme ställs till programmets förfogande.

Genom detta förfarande sker inte endast en utrensning av icke använda metoder, utan dessutom en omorganisation mellan de metoder som regenererats sä att metodernas pekare riktas direkt mot en regenererad metod istället för att gä via en gammal icke längre använd metod.

I figurerna 2 och 3 illustreras detta, där figur 2 visar gamla metoder och där figur 3 visar använda regenererade metoder. I figur 2 visas tre metoder foo, apa och bar. Foo startar på minnesadressen 4711. Apa startar pà adressen 4714 och bar på adressen 4720. 15 20 25 30 514 318 Analys av trådstackarna (Thread's stacks) visar att bara metoderna foo och bar används, därför att foo och bar inte pekar mot metoden apa.

Metoderna foo och bar regenereras till de metoder som finns angivna i figur 3. Härvid àterskapas metoderna foo och bar exakt men med den skillnaden att metoderna fär nya adresser och att därvid pekaren i foo till bar pekar pä bar's nya adress 4903.

Alla gamla metoder, d.v.s. metoderna i figur 2, utraderas, varvid de av dessa upptagna minnesutrymmena friställs för nyanvändning.

När skräpsamling av objekt sker stannas normalt programkör- ningen medan skräpsamling sker. Efter skräpsamlingen och raderandet av objekt som inte används âterstartas programkör- ningen.

Ett sådant förfarande är möjligt att använda när föreliggande uppfinning används.

Emellertid är det mycket föredraget att använda följande förfarande istället.

Vid förfarande enligt uppfinningen bringas under det att pro- grammet körs en tràd i taget att stoppas, varvid använda me- toder för en stoppad tråd överföres i en lista varefter trå- den àterstartas. Därefter regenereras metoderna i listan och lagras. Alla trådar bringas senare att stoppas samtidigt ef- ter det att alla trådar behandlats pà nämnt sätt, nämligen så att ifrågavarande träds alla använda metoder regenererats. 10 15 20 25 30 -514 318 Alla metoder som inte regenererats utraderas och alla tràdar återstartas med de regenererade metoderna.

Genom detta förfarande behöver inte programkörandet stoppas, utan regenereringen sker intermittent.

I Java och motsvarande språk används lásmekanismer, som ovan nämnts. Olika låsmekanismer kan utvâljas. Det väsentliga är att välja den låsmekanism som år mest effektiv för att för- hindra att mer än en tråd har tillgång till ett visst objekt samtidigt med en annan träd.

När flera trådar önskar tillgång till samma objekt eller källa föreligger ett synkroniseringsproblem. För att lösa detta i Java försöker varje träd att nå låset för en källa.

Mekanismen som används för att låsa källan kan användas på olika sätt. Beroende på hur tràdar försöker få tillgång till synkroniserade källor är olika låsmekanismer effektivast.

Enligt ett föredraget utförande när lásmekanismer (Locking Mechanisms) används, bringas i ett steg före nämnda första steg de mest effektiva låsmekanismerna att identifieras och av att de metoder som använder en sålunda identifierad låsme- kanism regenereras.

Vad gäller skràpsamlingsalgoritmer behöver också dessa selek- teras. Många objektorienterade språk använder skräpsamling.

Detta betyder att programmeraren inte explicit behöver in- struera systemet att ett visst objekt inte längre behövs.

Systemet är ansvarigt för att detektera detta och àterkräver den minnesdel som ockupera av objektet. Ett antal olika algo- ritmer har föreslagits för att göra denna detektion och detta äterkrävande effektivt. Det har visat sig att olika algorit- 10 15 514 318 mer är bäst för olika applikationer. Att välja den bästa skräpsamlingsalgoritmen för den programapplikation som körs har stor betydelse för att uppnå maximal exekveringshastighet för programmet ifråga.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinning- en bringas när olika skräpsamlingsalgoritmer används, i ett steg före nämnda första steg de olika objektens allokering och livslängd att mätas varefter den mest effektiva skräpsam- lingsalgoritmen bringas att identifieras, och metoderna utgö- rande de erforderliga skräpsamlingsalgoritmerna regenereras, varefter övriga skräpsamlingsalgoritmer utraderas.

Genom att utnyttja även de föredragna utföringsformerna er- hàlls ett mycket effektivt sätt för optimering av kod, trådar och minneshantering, där det generiska är att metoder identi- fieras och regenereras för att därigenom inte belasta syste- met med icke använda metoder.

Claims (4)

10 15 20 25 30 514 318 Patçntkrav

1. Förfarande för att effektivisera en databehandlingspro- cess vid användning av en virtuell maskin (Virtual Machine), där programmet innefattar en mängd metoder, d.v.s. programav- snitt, som är lagrade i den använda datorns minne och där ett skråpsamlingsförfarande (Garbage Collecting) används av pro- grammet, k å n n e t e c k n a t a v, att i ett första steg alla s.k. trådars (Threads) stackar (Stacks) analyseras med avseende på vilka metoder de behöver, att i ett andra steg var och en av de behövda metoderna bringas att regenereras där förekommande pekare (References) till en metod före rege- nereringen ersätts med pekare till regenererade metoder, av att i ett tredje steg alla icke regenererade metoder utrade- ras varvid motsvarande minnesutrymme ställs till programmets förfogande. k ä n n e t e c k n a t a v,

2. Förfarande enligt krav 1, att under det att programmet körs bringas en tråd i taget, att stoppas, av att använda metoder för en stoppad tråd över- föres i en lista varefter träden återstartas, av att metoder- na i listan regenereras och lagras, av att alla trådar bring- as att stoppas samtidigt efter det att alla trådar behandlats på nämnt sätt, av att alla metoder som inte regenererats utraderas och av att alla trådar àterstartas med de regenere- rade metoderna.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att när låsmekanismer (Locking Mechanisms) används, bringas i ett steg före nämnda första steg de mest effektiva làsmekanismerna att identifieras och av att de metoder som använder en sålunda identifierad låsmekanism regenereras. 514 318

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a t a v, att när olika skrâpsamlingsalgoritmer används, bringas, i ett steg före nämnda första steg de olika objek- tens allokering och livslängd att mätas varefter den mest effektiva skräpsamlingsalgoritmen bringas att identifieras, av att metoderna utgörande de erforderliga skrâpsamlingsalgo~ ritmerna regenereras och av att övriga skräpsamlingsalgorit- mer utraderas.