【问题标题】:Java: How do I optimize memory footprint of reading/updating/writing many little files?Java:如何优化读取/更新/写入许多小文件的内存占用?
【发布时间】:2014-08-09 00:23:57
【问题描述】:

我需要改进一个开源工具 (Releng)(符合 JDK 1.5 标准)来更新源文件中的版权标头。 (例如版权 2000、2011)。

它读取文件并插入更新的修订日期(例如 2014 年)。

目前它消耗的内存太多以至于性能减慢到爬行。 我需要重新编写文件解析器,以便它使用更少的内存/运行得更快。

我编写了一个基本的文件解析器(如下),它可以读取目录(项目/文件)中的所有文件。然后它增加文件中找到的前四位数字并打印运行时信息。

[编辑] 在小范围内,当前结果执行 25 次垃圾收集,垃圾收集需要 12 毫秒。在大规模上,我得到了如此多的内存开销,以至于 GC 会破坏性能。

Runs     Time(ms) avrg(ms)  GC_count   GC_time
200      4096     20        25         12
200      4158     20        25         12
200      4072     20        25         12
200      4169     20        25         13

是否可以重复使用 File 或 String 对象(以及其他对象??)来减少垃圾回收次数?

优化指南建议重用对象。 我考虑过使用 Stringbuilder 而不是 Strings。但据我所知,它只有在你进行大量连接时才有用。在这种情况下哪个没有完成? 我也不知道如何在下面的代码中重用任何其他对象(例如文件?)?

如何在这种情况下重用对象(或优化下面的代码)?

欢迎任何想法/建议。

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.lang.management.GarbageCollectorMXBean;
import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.util.ArrayList;


public class Test {

    //Use Bash script to create 2000 files, each having a 4 digit number.
     /*
      #!/bin/sh
      rm files/test*
      for i in {1..2000}
      do
      echo "2000" > files/test$i
      done
     */

    /*
     * Example output:
     * runs: 200
     * Run time: 4822 average: 24
     * Gc runs: Total Garbage Collections: 28
     * Total Garbage Collection Time (ms): 17
     */

    private static String filesPath = System.getProperty("user.dir") + "/src/files";

    public static void main(String args[]) {
        final File folder = new File(filesPath);

        ArrayList<String> paths = listFilesForFolder(folder);
        if (paths == null) {
            System.out.println("no files found");
            return;
        }


        long start = System.currentTimeMillis();
        // ..
        // your code
        int runs = 200;
        System.out.println("Run: ");
        for (int i = 1; i <= runs; i++) {
            System.out.print(" " + i);
            updateFiles(paths);
        }
        System.out.println("");

        // ..
        long end = System.currentTimeMillis();
        long runtime = end - start;
        System.out.println("Runs     Time     avrg      GC_count   GC_time");
        System.out.println(runs + "      " + Long.toString(runtime) + "     " + (runtime / runs) + "       " + printGCStats());

    }

    private static ArrayList<String> listFilesForFolder(final File folder) {
        ArrayList<String> paths = new ArrayList<>();
        for (final File fileEntry : folder.listFiles()) {
            if (fileEntry.isDirectory()) {
                listFilesForFolder(fileEntry);
            } else {
                paths.add(filesPath + "/" + fileEntry.getName());
            }
        }
        if (paths.size() == 0) {
            return null;
        } else {
            return paths;
        }
    }

    private static void updateFiles(final ArrayList<String> paths) {
        for (String path : paths) {
            try {
                String content = readFile(path, StandardCharsets.UTF_8);
                int year = Integer.parseInt(content.substring(0, 4));
                year++;
                Files.write(Paths.get(path), Integer.toString(year).getBytes(),
                        StandardOpenOption.CREATE);
            } catch (IOException e) {
                System.out.println("Failed to read: " + path);
            }
        }
    }

    static String readFile(String path, Charset encoding) throws IOException {
        byte[] encoded = Files.readAllBytes(Paths.get(path)); // closes file.
        return new String(encoded, encoding);
    }

    //PROFILING HELPER
    public static String printGCStats() {
        long totalGarbageCollections = 0;
        long garbageCollectionTime = 0;
        for (GarbageCollectorMXBean gc : ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans()) {
            long count = gc.getCollectionCount();

            if (count >= 0) {
                totalGarbageCollections += count;
            }
            long time = gc.getCollectionTime();
            if (time >= 0) {
                garbageCollectionTime += time;
            }
        }
        return " " + totalGarbageCollections + "         " + garbageCollectionTime;
    }
}

【问题讨论】:

  • 没有必要为此将每个文件完全读入内存。您应该探索使用 java.io.FileInputStream#getChannel 进行编辑。这将避免您看到的内存压力。
  • 一个无用的旁注:用null 替换一个空列表是一种可怕的反模式,这会导致更多的代码或for (String path : paths) 中的NPE。顺便说一句,您的数据看起来像是在 GC 中花费了 4000 毫秒中的 12 毫秒,那么为什么要关心呢?但是,当使用字节数组而不是字符串时,您可以节省一些开销。
  • 它在小范围内工作正常。一旦我达到 20k 或 100k 个文件,GC 时间就会降低性能。谢谢你的字节数组提示,我会试试的。感谢您提供 NPE 提示,我会修复。

标签: java optimization file-io garbage-collection


【解决方案1】:

最后,上面的代码实际上运行良好。

我发现在生产代码中,代码没有关闭文件缓冲区,这导致了内存泄漏,从而导致大量文件出现性能问题。

修复后,它可以很好地扩展。

【讨论】:

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