ดีบักการรวบรวมขยะ ART

หน้านี้อธิบายวิธีแก้ไขข้อบกพร่องความถูกต้องของการรวบรวมขยะ (GC) ของ Android Runtime (ART) และปัญหาด้านประสิทธิภาพ โดยจะอธิบายวิธีใช้ตัวเลือกการตรวจสอบ GC ระบุวิธีแก้ไขปัญหาความล้มเหลวในการตรวจสอบ GC และวัดผลและแก้ไขปัญหาประสิทธิภาพของ GC

หากต้องการทำงานกับ ART โปรดดูหน้าต่างๆ ในส่วน ART และ Dalvik และ รูปแบบปฏิบัติการ Dalvik หากต้องการความช่วยเหลือเพิ่มเติมในการตรวจสอบพฤติกรรมของแอป โปรดดูที่ การตรวจสอบพฤติกรรมของแอปบนรันไทม์ของ Android (ART)

ภาพรวมของ ART GC

ART มีแผน GC ที่แตกต่างกันสองสามแบบซึ่งประกอบด้วยการเรียกใช้ตัวรวบรวมขยะที่แตกต่างกัน เริ่มต้นด้วย Android 8 (Oreo) แผนเริ่มต้นคือ Concurrent Copying (CC) แผน GC อีกแผนหนึ่งคือ Concurrent Mark Sweep (CMS)

ลักษณะสำคัญบางประการของ Concurrent Copying GC ได้แก่:

• CC เปิดใช้งานการใช้ตัวจัดสรรตัวชี้แบบชนที่เรียกว่า RegionTLAB วิธีนี้จะจัดสรรบัฟเฟอร์การจัดสรรเธรดภายในเครื่อง (TLAB) ให้กับแต่ละเธรดของแอป ซึ่งสามารถจัดสรรออบเจ็กต์ออกจาก TLAB ได้โดยการชนตัวชี้ "บนสุด" โดยไม่มีการซิงโครไนซ์ใดๆ
• CC ทำการจัดเรียงข้อมูลแบบฮีปโดยการคัดลอกออบเจ็กต์พร้อมกันโดยไม่ต้องหยุดเธรดของแอปชั่วคราว ซึ่งสามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือของอุปสรรคในการอ่านซึ่งสกัดกั้นการอ่านการอ้างอิงจากฮีป โดยไม่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงจากนักพัฒนาแอป
• GC มีการหยุดชั่วคราวเพียงเล็กน้อยเพียงครั้งเดียว ซึ่งเป็นเวลาคงที่โดยคำนึงถึงขนาดฮีป
• CC ขยายเป็น GC รุ่นใน Android 10 และสูงกว่า ช่วยให้สามารถเก็บสิ่งของเล็กๆ น้อยๆ ซึ่งมักจะเข้าถึงไม่ได้อย่างรวดเร็วโดยใช้ความพยายามเพียงเล็กน้อย ซึ่งช่วยได้โดยการเพิ่มปริมาณงาน GC และทำให้ความจำเป็นในการดำเนินการ GC แบบเต็มฮีปล่าช้าลงอย่างมาก

GC อื่นที่ ART ยังคงสนับสนุนคือ CMS GC นี้ยังรองรับการบดอัดด้วย แต่ไม่พร้อมกัน หลีกเลี่ยงการบีบอัดจนกว่าแอปจะเข้าสู่พื้นหลัง ซึ่งเป็นเวลาที่เธรดของแอปจะหยุดชั่วคราวเพื่อดำเนินการบีบอัด การบดอัดยังจำเป็นเมื่อการจัดสรรอ็อบเจ็กต์ล้มเหลวเนื่องจากการกระจายตัว ในกรณีนี้ แอพอาจไม่ตอบสนองในบางครั้ง

เนื่องจาก CMS ไม่ค่อยมีการกระชับ และวัตถุที่ว่างอาจไม่อยู่ติดกัน จึงใช้ตัวจัดสรรตามรายการอิสระที่เรียกว่า RosAlloc มีค่าใช้จ่ายการจัดสรรที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ RegionTLAB ท้ายที่สุด เนื่องจากการกระจายตัวภายใน การใช้หน่วยความจำสำหรับฮีป Java อาจสูงกว่าสำหรับ CMS มากกว่า CC

ตัวเลือกการตรวจสอบและประสิทธิภาพ GC

เปลี่ยนประเภท GC

OEM สามารถเปลี่ยนประเภท GC ได้ กระบวนการเปลี่ยนแปลงเกี่ยวข้องกับการตั้งค่าตัวแปรสภาพแวดล้อม ART_USE_READ_BARRIER ณ เวลาที่สร้าง ค่าเริ่มต้นคือ true ซึ่งเปิดใช้งานตัวรวบรวม CC ขณะที่ใช้อุปสรรคในการอ่าน สำหรับ CMS ตัวแปรนี้ควรตั้งค่าเป็นเท็จอย่างชัดเจน

ตามค่าเริ่มต้น ตัวสะสม CC จะทำงานในโหมดเจนเนอเรชั่นใน Android 10 ขึ้นไป หากต้องการปิดใช้งานโหมดเจนเนอเรชั่น คุณสามารถใช้อาร์กิวเมนต์บรรทัดคำสั่ง -Xgc:nogenerational_cc ได้ หรือสามารถตั้งค่าคุณสมบัติของระบบได้ดังนี้:

adb shell setprop dalvik.vm.gctype nogenerational_cc

ตัวรวบรวม CMS ทำงานในโหมดการสร้างเสมอ

ตรวจสอบฮีป

การตรวจสอบฮีปอาจเป็นตัวเลือก GC ที่มีประโยชน์ที่สุดสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับ GC หรือความเสียหายของฮีป การเปิดใช้งานการตรวจสอบฮีปจะทำให้ GC ตรวจสอบความถูกต้องของฮีปในบางจุดในระหว่างกระบวนการรวบรวมขยะ การยืนยันฮีปจะใช้ตัวเลือกเดียวกันกับตัวเลือกที่เปลี่ยนประเภท GC หากเปิดใช้งาน การตรวจสอบฮีปจะยืนยันรากและทำให้แน่ใจว่าออบเจ็กต์ที่เข้าถึงได้อ้างอิงเฉพาะออบเจ็กต์ที่เข้าถึงได้อื่นๆ เท่านั้น การตรวจสอบ GC ถูกเปิดใช้งานโดยการส่งค่า -Xgc ต่อไปนี้:

• หากเปิดใช้งาน [no]preverify จะทำการตรวจสอบฮีปก่อนเริ่ม GC
• หากเปิดใช้งาน [no]presweepingverify จะดำเนินการตรวจสอบฮีปก่อนที่จะเริ่มกระบวนการกวาดตัวรวบรวมขยะ
• หากเปิดใช้งาน [no]postverify จะทำการตรวจสอบฮีปหลังจากที่ GC กวาดล้างเสร็จสิ้น
• [no]preverify_rosalloc , [no]postsweepingverify_rosalloc และ [no]postverify_rosalloc เป็นตัวเลือก GC เพิ่มเติมที่ตรวจสอบเฉพาะสถานะของบัญชีภายในของ RosAlloc ดังนั้นจึงใช้ได้กับตัวรวบรวม CMS เท่านั้น ซึ่งใช้ตัวจัดสรร RosAlloc สิ่งสำคัญที่ได้รับการยืนยันคือค่าเวทย์มนตร์ตรงกับค่าคงที่ที่คาดไว้ และบล็อกหน่วยความจำที่ว่างทั้งหมดได้รับการลงทะเบียนในแผนที่ free_page_runs_

ผลงาน

มีสองเครื่องมือหลักในการวัดประสิทธิภาพของ GC, การถ่ายโอนข้อมูลเวลา GC และ Systrace นอกจากนี้ยังมี Systrace เวอร์ชันขั้นสูงที่เรียกว่า Perfetto วิธีการวัดปัญหาประสิทธิภาพของ GC แบบเห็นภาพคือการใช้ Systrace และ Perfetto เพื่อพิจารณาว่า GC ใดที่ทำให้มีการหยุดชั่วคราวหรือจองเธรดของแอปไว้ล่วงหน้า แม้ว่า ART GC จะได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาผ่านไป แต่พฤติกรรมของการกลายพันธุ์ที่ไม่ดี เช่น การจัดสรรที่มากเกินไป ยังคงอาจทำให้เกิดปัญหาด้านประสิทธิภาพได้

กลยุทธ์การรวบรวม

CC GC รวบรวมโดยการเรียกใช้ GC รุ่นเยาว์หรือ GC แบบฮีปเต็ม ตามหลักการแล้ว GC รุ่นเยาว์จะทำงานบ่อยขึ้น GC ดำเนินการคอลเลกชัน CC เล็กๆ จนกว่าปริมาณการประมวลผล (คำนวณโดยจำนวนไบต์ที่ว่าง/วินาทีของระยะเวลา GC) ของรอบการรวบรวมที่เพิ่งเสร็จสิ้นจะน้อยกว่าปริมาณการประมวลผลเฉลี่ยของการรวบรวม CC แบบเต็มฮีป เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น CC ฮีปเต็มจะถูกเลือกสำหรับ GC ที่เกิดขึ้นพร้อมกันครั้งถัดไป แทนที่จะเป็น CC รุ่นเยาว์ หลังจากการรวบรวมฮีปเต็มเสร็จสิ้น GC ถัดไปจะถูกเปลี่ยนกลับไปเป็น CC รุ่นเยาว์ ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้กลยุทธ์นี้ได้ผลคือ CC รุ่นเยาว์ไม่ได้ปรับขีดจำกัดของฮีปฟุตพริ้นท์หลังจากเสร็จสิ้นแล้ว สิ่งนี้ทำให้ CC รุ่นเยาว์เกิดขึ้นบ่อยขึ้นเรื่อยๆ จนกว่าปริมาณงานจะต่ำกว่า CC ฮีปเต็ม ซึ่งท้ายที่สุดแล้วฮีปก็จะเพิ่มมากขึ้น

ใช้ SIGQUIT เพื่อรับข้อมูลประสิทธิภาพ GC

หากต้องการรับการกำหนดเวลาประสิทธิภาพ GC สำหรับแอป ให้ส่ง SIGQUIT ไปยังแอปที่รันอยู่แล้วหรือส่งผ่าน -XX:DumpGCPerformanceOnShutdown ไปยัง dalvikvm เมื่อเริ่มต้นโปรแกรมบรรทัดคำสั่ง เมื่อแอปได้รับสัญญาณคำขอ ANR ( SIGQUIT ) แอปจะทิ้งข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการล็อก สแต็กเธรด และประสิทธิภาพของ GC

หากต้องการรับการดัมพ์เวลา GC ให้ใช้:

adb shell kill -s QUIT PID

สิ่งนี้จะสร้างไฟล์ (พร้อมวันที่และเวลาในชื่อ เช่น anr_2020-07-13-19-23-39-817) ใน /data/anr/ ไฟล์นี้มีดัมพ์ ANR บางส่วนและการกำหนดเวลา GC คุณสามารถค้นหาการกำหนดเวลา GC ได้โดยค้นหา Dumping cumulative Gc timings การกำหนดเวลาเหล่านี้แสดงบางสิ่งที่อาจเป็นที่สนใจ รวมถึงข้อมูลฮิสโตแกรมสำหรับระยะและการหยุดชั่วคราวของ GC แต่ละประเภท การหยุดชั่วคราวมักจะมีความสำคัญมากกว่าที่ต้องพิจารณา ตัวอย่างเช่น:

young concurrent copying paused:	Sum: 5.491ms 99% C.I. 1.464ms-2.133ms Avg: 1.830ms Max: 2.133ms

นี่แสดงให้เห็นว่าการหยุดชั่วคราวโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1.83 มิลลิวินาที ซึ่งควรจะต่ำพอที่จะไม่ทำให้เกิดเฟรมที่พลาดในแอปส่วนใหญ่ และไม่ควรเป็นกังวล

สิ่งที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งคือเวลาในการระงับ ซึ่งจะวัดว่าเธรดใช้เวลานานเท่าใดจึงจะถึงจุดหยุดชั่วคราวหลังจากที่ GC ร้องขอให้ระงับ เวลานี้รวมอยู่ในการหยุดชั่วคราวของ GC ดังนั้นจึงมีประโยชน์ในการพิจารณาว่าการหยุดชั่วคราวนาน ๆ เกิดจากการที่ GC ทำงานช้าหรือเธรดหยุดทำงานช้าหรือไม่ ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของเวลาปกติในการระงับบน Nexus 5:

suspend all histogram:	Sum: 1.513ms 99% C.I. 3us-546.560us Avg: 47.281us Max: 601us

ยังมีประเด็นอื่นๆ ที่น่าสนใจ รวมถึงเวลาทั้งหมดที่ใช้และปริมาณงาน GC ตัวอย่าง:

Total time spent in GC: 502.251ms
Mean GC size throughput: 92MB/s
Mean GC object throughput: 1.54702e+06 objects/s

นี่คือตัวอย่างวิธีดัมพ์การกำหนดเวลา GC ของแอปที่รันอยู่แล้ว:

adb shell kill -s QUIT PID
adb pull /data/anr/anr_2020-07-13-19-23-39-817

ณ จุดนี้การกำหนดเวลา GC อยู่ภายใน anr_2020-07-13-19-23-39-817 นี่คือตัวอย่างผลลัพธ์จาก Google Maps:

Start Dumping histograms for 2195 iterations for concurrent copying
MarkingPhase:   Sum: 258.127s 99% C.I. 58.854ms-352.575ms Avg: 117.651ms Max: 641.940ms
ScanCardsForSpace:      Sum: 85.966s 99% C.I. 15.121ms-112.080ms Avg: 39.164ms Max: 662.555ms
ScanImmuneSpaces:       Sum: 79.066s 99% C.I. 7.614ms-57.658ms Avg: 18.014ms Max: 546.276ms
ProcessMarkStack:       Sum: 49.308s 99% C.I. 6.439ms-81.640ms Avg: 22.464ms Max: 638.448ms
ClearFromSpace: Sum: 35.068s 99% C.I. 6.522ms-40.040ms Avg: 15.976ms Max: 633.665ms
SweepSystemWeaks:       Sum: 14.209s 99% C.I. 3.224ms-15.210ms Avg: 6.473ms Max: 201.738ms
CaptureThreadRootsForMarking:   Sum: 11.067s 99% C.I. 0.835ms-13.902ms Avg: 5.044ms Max: 25.565ms
VisitConcurrentRoots:   Sum: 8.588s 99% C.I. 1.260ms-8.547ms Avg: 1.956ms Max: 231.593ms
ProcessReferences:      Sum: 7.868s 99% C.I. 0.002ms-8.336ms Avg: 1.792ms Max: 17.376ms
EnqueueFinalizerReferences:     Sum: 3.976s 99% C.I. 0.691ms-8.005ms Avg: 1.811ms Max: 16.540ms
GrayAllDirtyImmuneObjects:      Sum: 3.721s 99% C.I. 0.622ms-6.702ms Avg: 1.695ms Max: 14.893ms
SweepLargeObjects:      Sum: 3.202s 99% C.I. 0.032ms-6.388ms Avg: 1.458ms Max: 549.851ms
FlipOtherThreads:       Sum: 2.265s 99% C.I. 0.487ms-3.702ms Avg: 1.031ms Max: 6.327ms
VisitNonThreadRoots:    Sum: 1.883s 99% C.I. 45us-3207.333us Avg: 429.210us Max: 27524us
InitializePhase:        Sum: 1.624s 99% C.I. 231.171us-2751.250us Avg: 740.220us Max: 6961us
ForwardSoftReferences:  Sum: 1.071s 99% C.I. 215.113us-2175.625us Avg: 488.362us Max: 7441us
ReclaimPhase:   Sum: 490.854ms 99% C.I. 32.029us-6373.807us Avg: 223.623us Max: 362851us
EmptyRBMarkBitStack:    Sum: 479.736ms 99% C.I. 11us-3202.500us Avg: 218.558us Max: 13652us
CopyingPhase:   Sum: 399.163ms 99% C.I. 24us-4602.500us Avg: 181.851us Max: 22865us
ThreadListFlip: Sum: 295.609ms 99% C.I. 15us-2134.999us Avg: 134.673us Max: 13578us
ResumeRunnableThreads:  Sum: 238.329ms 99% C.I. 5us-2351.250us Avg: 108.578us Max: 10539us
ResumeOtherThreads:     Sum: 207.915ms 99% C.I. 1.072us-3602.499us Avg: 94.722us Max: 14179us
RecordFree:     Sum: 188.009ms 99% C.I. 64us-312.812us Avg: 85.653us Max: 2709us
MarkZygoteLargeObjects: Sum: 133.301ms 99% C.I. 12us-734.999us Avg: 60.729us Max: 10169us
MarkStackAsLive:        Sum: 127.554ms 99% C.I. 13us-417.083us Avg: 58.111us Max: 1728us
FlipThreadRoots:        Sum: 126.119ms 99% C.I. 1.028us-3202.499us Avg: 57.457us Max: 11412us
SweepAllocSpace:        Sum: 117.761ms 99% C.I. 24us-400.624us Avg: 53.649us Max: 1541us
SwapBitmaps:    Sum: 56.301ms 99% C.I. 10us-125.312us Avg: 25.649us Max: 1475us
(Paused)GrayAllNewlyDirtyImmuneObjects: Sum: 33.047ms 99% C.I. 9us-49.931us Avg: 15.055us Max: 72us
(Paused)SetFromSpace:   Sum: 11.651ms 99% C.I. 2us-49.772us Avg: 5.307us Max: 71us
(Paused)FlipCallback:   Sum: 7.693ms 99% C.I. 2us-32us Avg: 3.504us Max: 32us
(Paused)ClearCards:     Sum: 6.371ms 99% C.I. 250ns-49753ns Avg: 207ns Max: 188000ns
Sweep:  Sum: 5.793ms 99% C.I. 1us-49.818us Avg: 2.639us Max: 93us
UnBindBitmaps:  Sum: 5.255ms 99% C.I. 1us-31us Avg: 2.394us Max: 31us
Done Dumping histograms
concurrent copying paused:      Sum: 315.249ms 99% C.I. 49us-1378.125us Avg: 143.621us Max: 7722us
concurrent copying freed-bytes: Avg: 34MB Max: 54MB Min: 2062KB
Freed-bytes histogram: 0:4,5120:5,10240:19,15360:69,20480:167,25600:364,30720:529,35840:405,40960:284,46080:311,51200:38
concurrent copying total time: 569.947s mean time: 259.657ms
concurrent copying freed: 1453160493 objects with total size 74GB
concurrent copying throughput: 2.54964e+06/s / 134MB/s  per cpu-time: 157655668/s / 150MB/s
Average major GC reclaim bytes ratio 0.486928 over 2195 GC cycles
Average major GC copied live bytes ratio 0.0894662 over 2199 major GCs
Cumulative bytes moved 6586367960
Cumulative objects moved 127490240
Peak regions allocated 376 (94MB) / 2048 (512MB)
Start Dumping histograms for 685 iterations for young concurrent copying
ScanCardsForSpace:      Sum: 26.288s 99% C.I. 8.617ms-77.759ms Avg: 38.377ms Max: 432.991ms
ProcessMarkStack:       Sum: 21.829s 99% C.I. 2.116ms-71.119ms Avg: 31.868ms Max: 98.679ms
ClearFromSpace: Sum: 19.420s 99% C.I. 5.480ms-50.293ms Avg: 28.351ms Max: 507.330ms
ScanImmuneSpaces:       Sum: 9.968s 99% C.I. 8.155ms-30.639ms Avg: 14.552ms Max: 46.676ms
SweepSystemWeaks:       Sum: 6.741s 99% C.I. 3.655ms-14.715ms Avg: 9.841ms Max: 22.142ms
GrayAllDirtyImmuneObjects:      Sum: 4.466s 99% C.I. 0.584ms-14.315ms Avg: 6.519ms Max: 24.355ms
FlipOtherThreads:       Sum: 3.672s 99% C.I. 0.631ms-16.630ms Avg: 5.361ms Max: 18.513ms
ProcessReferences:      Sum: 2.806s 99% C.I. 0.001ms-9.459ms Avg: 2.048ms Max: 11.951ms
EnqueueFinalizerReferences:     Sum: 1.857s 99% C.I. 0.424ms-8.609ms Avg: 2.711ms Max: 24.063ms
VisitConcurrentRoots:   Sum: 1.094s 99% C.I. 1.306ms-5.357ms Avg: 1.598ms Max: 6.831ms
SweepArray:     Sum: 711.032ms 99% C.I. 0.022ms-3.502ms Avg: 1.038ms Max: 7.307ms
InitializePhase:        Sum: 667.346ms 99% C.I. 303us-2643.749us Avg: 974.227us Max: 3199us
VisitNonThreadRoots:    Sum: 388.145ms 99% C.I. 103.911us-1385.833us Avg: 566.635us Max: 5374us
ThreadListFlip: Sum: 202.730ms 99% C.I. 18us-2414.999us Avg: 295.956us Max: 6780us
EmptyRBMarkBitStack:    Sum: 132.934ms 99% C.I. 8us-1757.499us Avg: 194.064us Max: 8495us
ResumeRunnableThreads:  Sum: 109.593ms 99% C.I. 6us-4719.999us Avg: 159.989us Max: 11106us
ResumeOtherThreads:     Sum: 86.733ms 99% C.I. 3us-4114.999us Avg: 126.617us Max: 19332us
ForwardSoftReferences:  Sum: 69.686ms 99% C.I. 14us-2014.999us Avg: 101.731us Max: 4723us
RecordFree:     Sum: 58.889ms 99% C.I. 0.500us-185.833us Avg: 42.984us Max: 769us
FlipThreadRoots:        Sum: 58.540ms 99% C.I. 1.034us-4314.999us Avg: 85.459us Max: 10224us
CopyingPhase:   Sum: 52.227ms 99% C.I. 26us-728.749us Avg: 76.243us Max: 2060us
ReclaimPhase:   Sum: 37.207ms 99% C.I. 7us-2322.499us Avg: 54.316us Max: 3826us
(Paused)GrayAllNewlyDirtyImmuneObjects: Sum: 23.859ms 99% C.I. 11us-98.917us Avg: 34.830us Max: 128us
FreeList:       Sum: 20.376ms 99% C.I. 2us-188.875us Avg: 29.573us Max: 998us
MarkZygoteLargeObjects: Sum: 18.970ms 99% C.I. 4us-115.749us Avg: 27.693us Max: 122us
(Paused)SetFromSpace:   Sum: 12.331ms 99% C.I. 3us-94.226us Avg: 18.001us Max: 109us
SwapBitmaps:    Sum: 11.761ms 99% C.I. 5us-49.968us Avg: 17.169us Max: 67us
ResetStack:     Sum: 4.317ms 99% C.I. 1us-64.374us Avg: 6.302us Max: 190us
UnBindBitmaps:  Sum: 3.803ms 99% C.I. 4us-49.822us Avg: 5.551us Max: 70us
(Paused)ClearCards:     Sum: 3.336ms 99% C.I. 250ns-7000ns Avg: 347ns Max: 7000ns
(Paused)FlipCallback:   Sum: 3.082ms 99% C.I. 1us-30us Avg: 4.499us Max: 30us
Done Dumping histograms
young concurrent copying paused:        Sum: 229.314ms 99% C.I. 37us-2287.499us Avg: 334.764us Max: 6850us
young concurrent copying freed-bytes: Avg: 44MB Max: 50MB Min: 9132KB
Freed-bytes histogram: 5120:1,15360:1,20480:6,25600:1,30720:1,35840:9,40960:235,46080:427,51200:4
young concurrent copying total time: 100.823s mean time: 147.187ms
young concurrent copying freed: 519927309 objects with total size 30GB
young concurrent copying throughput: 5.15683e+06/s / 304MB/s  per cpu-time: 333152554/s / 317MB/s
Average minor GC reclaim bytes ratio 0.52381 over 685 GC cycles
Average minor GC copied live bytes ratio 0.0512109 over 685 minor GCs
Cumulative bytes moved 1542000944
Cumulative objects moved 28393168
Peak regions allocated 376 (94MB) / 2048 (512MB)
Total time spent in GC: 670.771s
Mean GC size throughput: 159MB/s per cpu-time: 177MB/s
Mean GC object throughput: 2.94152e+06 objects/s
Total number of allocations 1974199562
Total bytes allocated 104GB
Total bytes freed 104GB
Free memory 10MB
Free memory until GC 10MB
Free memory until OOME 442MB
Total memory 80MB
Max memory 512MB
Zygote space size 2780KB
Total mutator paused time: 544.563ms
Total time waiting for GC to complete: 117.494ms
Total GC count: 2880
Total GC time: 670.771s
Total blocking GC count: 1
Total blocking GC time: 86.373ms
Histogram of GC count per 10000 ms: 0:259879,1:2828,2:24,3:1
Histogram of blocking GC count per 10000 ms: 0:262731,1:1
Native bytes total: 30599192 registered: 8947416
Total native bytes at last GC: 30344912

เครื่องมือในการวิเคราะห์ปัญหาความถูกต้องของ GC

สิ่งต่าง ๆ อาจทำให้เกิดการขัดข้องภายใน ART ข้อขัดข้องที่เกิดขึ้นในการอ่านหรือเขียนลงในช่องวัตถุอาจบ่งบอกถึงความเสียหายของฮีป หาก GC ขัดข้องขณะทำงาน อาจชี้ไปที่ความเสียหายของฮีปด้วย สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความเสียหายของฮีปคือรหัสแอปไม่ถูกต้อง โชคดีที่มีเครื่องมือในการแก้ไขข้อบกพร่อง GC และข้อขัดข้องที่เกี่ยวข้องกับฮีป รวมถึงตัวเลือกการตรวจสอบฮีปที่ระบุไว้ข้างต้น และ CheckJNI

ตรวจสอบJNI

CheckJNI เป็นโหมดที่เพิ่มการตรวจสอบ JNI เพื่อตรวจสอบพฤติกรรมของแอป สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เปิดใช้งานตามค่าเริ่มต้นด้วยเหตุผลด้านประสิทธิภาพ การตรวจสอบตรวจพบข้อผิดพลาดบางประการที่อาจทำให้เกิดความเสียหายแบบฮีป เช่น การใช้การอ้างอิงภายในและส่วนกลางที่ไม่ถูกต้อง/ไม่มีการอัปเดต หากต้องการเปิดใช้งาน CheckJNI:

adb shell setprop dalvik.vm.checkjni true

โหมด Forcecopy ของ CheckJNI มีประโยชน์สำหรับการตรวจจับการเขียนที่ผ่านจุดสิ้นสุดของขอบเขตอาเรย์ เมื่อเปิดใช้งาน Forcecopy จะทำให้ฟังก์ชัน JNI เข้าถึงอาร์เรย์ส่งคืนสำเนาที่มีโซนสีแดง โซนสีแดง คือขอบเขตที่ส่วนท้าย/จุดเริ่มต้นของตัวชี้ที่ส่งคืนซึ่งมีค่าพิเศษ ซึ่งได้รับการตรวจสอบเมื่อมีการปล่อยอาร์เรย์ หากค่าในโซนสีแดงไม่ตรงกับที่คาดไว้ แสดงว่าบัฟเฟอร์โอเวอร์รันหรืออันเดอร์รันเกิดขึ้น ซึ่งทำให้ CheckJNI ถูกยกเลิก หากต้องการเปิดใช้งานโหมด Forcecopy:

adb shell setprop dalvik.vm.jniopts forcecopy

ตัวอย่างของข้อผิดพลาดที่ CheckJNI ควรตรวจพบคือการเขียนผ่านจุดสิ้นสุดของอาร์เรย์ที่ได้รับจาก GetPrimitiveArrayCritical การดำเนินการนี้อาจทำให้ฮีป Java เสียหายได้ หากการเขียนอยู่ภายในพื้นที่โซนสีแดงของ CheckJNI CheckJNI จะตรวจพบปัญหาเมื่อมีการเรียกใช้ ReleasePrimitiveArrayCritical ที่สอดคล้องกัน มิฉะนั้น การเขียนจะทำให้ออบเจ็กต์สุ่มบางตัวเสียหายในฮีป Java และอาจทำให้ GC หยุดทำงานในอนาคต หากหน่วยความจำที่เสียหายเป็นฟิลด์อ้างอิง GC อาจตรวจพบข้อผิดพลาดและพิมพ์ข้อผิดพลาด พยายามทำเครื่องหมายว่า <ptr> ไม่มีช่องว่างใดๆ

ข้อผิดพลาดนี้เกิดขึ้นเมื่อ GC พยายามทำเครื่องหมายวัตถุที่ไม่สามารถหาช่องว่างได้ หลังจากที่การตรวจสอบนี้ล้มเหลว GC จะสำรวจรากและพยายามดูว่าวัตถุที่ไม่ถูกต้องคือรากหรือไม่ จากที่นี่ มีสองตัวเลือก: อ็อบเจ็กต์เป็นรูทหรืออ็อบเจ็กต์ที่ไม่ใช่รูท

ตัวอย่างรากที่ไม่ถูกต้อง

ในกรณีที่วัตถุเป็นรูทที่ไม่ถูกต้อง มันจะพิมพ์ข้อมูลที่เป็นประโยชน์บางอย่าง: art E 5955 5955 art/runtime/gc/collector/mark_sweep.cc:383] Tried to mark 0x2 not contained by any spaces

art E  5955  5955 art/runtime/gc/collector/mark_sweep.cc:384] Attempting see if
it's a bad root
art E  5955  5955 art/runtime/gc/collector/mark_sweep.cc:485] Found invalid
root: 0x2
art E  5955  5955 art/runtime/gc/collector/mark_sweep.cc:486]
Type=RootJavaFrame thread_id=1 location=Visiting method 'java.lang.Object
com.google.gwt.collections.JavaReadableJsArray.get(int)' at dex PC 0x0002
(native PC 0xf19609d9) vreg=1

ในกรณีนี้ vreg=1 ภายใน com.google.gwt.collections.JavaReadableJsArray.get ควรมีการอ้างอิงฮีป แต่มีตัวชี้ที่อยู่ 0x2 ที่ไม่ถูกต้อง นี่คือรูทที่ไม่ถูกต้อง หากต้องการแก้ไขปัญหานี้ ให้ใช้ oatdump บนไฟล์ oat และดูวิธีการที่มีรูทที่ไม่ถูกต้อง ในกรณีนี้ ข้อผิดพลาดกลายเป็นจุดบกพร่องของคอมไพเลอร์ในแบ็กเอนด์ x86 นี่คือรายการเปลี่ยนแปลงที่แก้ไข: https://android-review.googlesource.com/#/c/133932/

ตัวอย่างวัตถุที่เสียหาย

หากวัตถุไม่ใช่รูท ให้เอาต์พุตคล้ายกับการพิมพ์ต่อไปนี้:

01-15 12:38:00.196  1217  1238 E art     : Attempting see if it's a bad root
01-15 12:38:00.196  1217  1238 F art     :
art/runtime/gc/collector/mark_sweep.cc:381] Can't mark invalid object

เมื่อความเสียหายของฮีปไม่ใช่รูทที่ไม่ถูกต้อง การแก้ไขจุดบกพร่องก็ทำได้ยาก ข้อความแสดงข้อผิดพลาดนี้บ่งชี้ว่ามีวัตถุอย่างน้อยหนึ่งรายการในฮีปที่ชี้ไปยังวัตถุที่ไม่ถูกต้อง