使用 Scala 案例类处理 GC 上的繁重负载答案

【问题标题】：Handling heavy load on the GC with Scala Case Classes使用 Scala 案例类处理 GC 上的繁重负载
【发布时间】：2017-01-20 05:16:26
【问题描述】：

我正在游戏中使用 Scala 开发模拟。我想只使用不可变对象来定义游戏逻辑，即使它效率低下。为什么？因为我能，所以我会。

现在我要强调一下主游戏循环，因为它会以巨大的负载推动模拟。基本上我有这些嵌套的案例类，并且我使用 .copy() 来定义模拟中给定实体的以下状态。问题是所有这些操作都会生成大量未引用的对象，因此在每一步结束时，我都会触发 Full GC。这对游戏性能不利。

所以我开始了一些积极的优化：首先现在模拟步骤在游戏后面并行运行，计算基本上涵盖游戏一天的“下一个状态”。因此，在计算下一天时，将向玩家显示当天的状态。这是有效的，因为基本上游戏中的每个主要实体（基本上是城市）都被假定为孤立地发展。如果某个代理（玩家或其他在城市之间穿梭的 AI 代理）会接触到城市，我会根据代理操作的动作重新计算“下一个状态”。无论如何，这与现在无关。

所以我让这些平行实体在幕后进化，当一天结束时（一天被定义为世界地图中玩家的 5 步），我使用 Await.result(nextWorldState, 5 seconds) 作为集合点来更新当前模拟的状态。这不一定是游戏应该如何运行，但我想在游戏的其余部分等待计算下一个状态时测试一个集合点，因为这可能是必要的。

我的问题是，在此之后，我一次取消引用很多对象，这会触发 GC 收集。我尝试了一些解决方案，但是当我访问 Future 的结果并用它替换当前状态时总会有一点，这总是会触发 GC。

假设我不想参加常规课程（可能我会）并假设我不想将状态拆分为多个部分并分别处理它们（我会尝试这个，但它看起来无法维护），有什么聪明的办法解决这个问题吗？

以下是处理此逻辑的实际函数中的一些非伪代码：

class WorldSimulationManager(var worldState: WorldState) {

  private var nextWorldState: Future[WorldState] =
    Future.successful(worldState)


  def doImmutableStep(gameMap:GameMap,movedCountToday:Int):Unit = {

    nextWorldState =
      nextWorldState.flatMap(_.doStep(gameMap))

    if (movedCountToday >= Constants.tileMovementsToDay) {
      worldState = Await.result(nextWorldState, 5 seconds)

    }
  }

}

【问题讨论】：

标签： java scala garbage-collection case-class

【解决方案1】：

为了减轻 Full GC 的痛苦，我建议使用 G1 或 CMS 而不是并行收集器，并增加年轻空间以减少提升到终身空间的对象数量，但没有什么比一开始就减少工作量更好。

你创建的垃圾越多，你做的工作就越多，gc 清理对象的工作也就越多。使用更多 CPU 更快地创建对象不会减少 GC 的痛苦。

【讨论】：

实际上，创建大量短暂的不可变对象几乎是现代分代 GC 的最佳案例。甚至在 10 年前，使用 Rich Hickey 在 Clojure 中的 Ant Simulation 就证明了 Azul 的 GC 可以毫不费力地通过 864 核机器上的 700 个并行线程生成的 20 GiByte/s 垃圾。现代的世代 GC 建立在世代假设之上：对象年轻时死去，老对象不引用年轻对象。这正是 FP 所做的：大量的短期对象，没有“时间倒退的引用”。并且没有突变体。
@JörgWMittag 25 MB/s/core 对于那台机器来说已经很多了，但现在你的机器生产 1 GB/s/core。调优 gc 最简单的方法就是降低负载。
显然我将致力于限制创建的对象数量，但现在我只想评估这种方法在重负载下的可行性。无论如何，我尝试了 CMS，并使用 jstat 进行了一些观察。结果是 CMS 和默认 GC 之间的帧率只有很小的差异，如果负载太大，两者都无法达到令人满意的性能。尽管如此，我还是学到了很多关于 GC（从来没有用这种方式优化它）和我的代码的知识。关键是，只要我在内存中同时考虑当前和下一个状态，我就会遇到问题。
@Chobeat in java 我让分析器指导我优化代码区域。飞行记录器非常适合这一点。我还没有用 Scala 尝试过。
我在使用 VisualVM，但感觉它不是正确的工具。谢谢你的建议，我一定会试试的。