大量的内存出血导致堆大小在大约8秒钟内从约64MB增加到1.5GB。与垃圾收集器有关的问题？

问题：

\n\n正如您所见，内存使用量失控了！为了避免内存溢出错误，我不得不在JVM中添加参数以增加堆大小，同时找出问题所在。这不好！\n

基本应用程序概述（为了了解背景）

\n这个应用程序（最终）将用于基本的屏幕CV和模板匹配等自动化目的。我希望实现尽可能高的帧率来观看屏幕，并通过一系列单独的消费者线程来处理所有的处理过程。\n我很快发现，原始的Robot类在速度方面真的很糟糕，所以我打开了源代码，删除了所有重复的工作和浪费的开销，并将其重建为我自己的类FastRobot。\n

类的代码：

\n

public class FastRobot {
    private Rectangle screenRect;
    private GraphicsDevice screen;
    private final Toolkit toolkit;
    private final Robot elRoboto;
    private final RobotPeer peer;
    private final Point gdloc;
    private final DirectColorModel screenCapCM;
    private final int[] bandmasks;
    public FastRobot() throws HeadlessException, AWTException {
        this.screenRect = new Rectangle(Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize());
        this.screen = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment().getDefaultScreenDevice();
        toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit();
        elRoboto = new Robot();
        peer = ((ComponentFactory)toolkit).createRobot(elRoboto, screen);
        gdloc = screen.getDefaultConfiguration().getBounds().getLocation();
        this.screenRect.translate(gdloc.x, gdloc.y);
        screenCapCM = new DirectColorModel(24,
                /* red mask */    0x00FF0000,
                /* green mask */  0x0000FF00,
                /* blue mask */   0x000000FF);
        bandmasks = new int[3];
        bandmasks[0] = screenCapCM.getRedMask();
        bandmasks[1] = screenCapCM.getGreenMask();
        bandmasks[2] = screenCapCM.getBlueMask();
        Toolkit.getDefaultToolkit().sync();
    }
    public void autoResetGraphicsEnv() {
        this.screenRect = new Rectangle(Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize());
        this.screen = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment().getDefaultScreenDevice();
    }
    public void manuallySetGraphicsEnv(Rectangle screenRect, GraphicsDevice screen) {
        this.screenRect = screenRect;
        this.screen = screen;
    }
    public BufferedImage createBufferedScreenCapture(int pixels[]) throws HeadlessException, AWTException {
//      BufferedImage image;
        DataBufferInt buffer;
        WritableRaster raster;
        pixels = peer.getRGBPixels(screenRect);
        buffer = new DataBufferInt(pixels, pixels.length);
        raster = Raster.createPackedRaster(buffer, screenRect.width, screenRect.height, screenRect.width, bandmasks, null);
        return new BufferedImage(screenCapCM, raster, false, null);
    }
    public int[] createArrayScreenCapture() throws HeadlessException, AWTException {
            return peer.getRGBPixels(screenRect);
    }
    public WritableRaster createRasterScreenCapture(int pixels[]) throws HeadlessException, AWTException {
    //  BufferedImage image;
        DataBufferInt buffer;
        WritableRaster raster;
        pixels = peer.getRGBPixels(screenRect);
        buffer = new DataBufferInt(pixels, pixels.length);
        raster = Raster.createPackedRaster(buffer, screenRect.width, screenRect.height, screenRect.width, bandmasks, null);
    //  SunWritableRaster.makeTrackable(buffer);
        return raster;
    }
}

\n本质上，我所做的改变只是将许多分配从函数体中移动出来，并将它们设置为类的属性，这样它们就不会每次被调用。这实际上对帧率产生了重大影响。即使在我配置有严重不足的笔记本电脑上，使用原始的Robot类时，帧率也从约4fps提高到使用我的FastRobot类的约30fps。\n

第一个测试：

\n当我在主程序中遇到内存溢出错误时，我设置了这个非常简单的测试来关注FastRobot。注意：这是产生上面堆剖面的代码。\n

public class TestFBot {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FastRobot fbot = new FastRobot();
            double startTime = System.currentTimeMillis();
            for (int i=0; i < 1000; i++)
                fbot.createArrayScreenCapture();
            System.out.println("Time taken: " + (System.currentTimeMillis() - startTime)/1000.);
        } catch (AWTException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

\n

检查：

\n它并不总是这样做，这真的很奇怪（也很令人沮丧！）。实际上，使用上述代码，它很少这样做。然而，如果我连续使用多个for循环，内存问题就变得很容易重现。\n

测试2

\n

public class TestFBot {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FastRobot fbot = new FastRobot();
            double startTime = System.currentTimeMillis();
            for (int i=0; i < 1000; i++)
                fbot.createArrayScreenCapture();
            System.out.println("Time taken: " + (System.currentTimeMillis() - startTime)/1000.);
            startTime = System.currentTimeMillis();
            for (int i=0; i < 500; i++)
                fbot.createArrayScreenCapture();
            System.out.println("Time taken: " + (System.currentTimeMillis() - startTime)/1000.);
            startTime = System.currentTimeMillis();
            for (int i=0; i < 200; i++)
                fbot.createArrayScreenCapture();
            System.out.println("Time taken: " + (System.currentTimeMillis() - startTime)/1000.);
            startTime = System.currentTimeMillis();
            for (int i=0; i < 1500; i++)
                fbot.createArrayScreenCapture();
            System.out.println("Time taken: " + (System.currentTimeMillis() - startTime)/1000.);
        } catch (AWTException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

\n

检查

\n现在，这个失控的堆大概可以重现80%的时间。我仔细查看了性能分析器，最值得注意的事情（我认为）是垃圾收集器似乎在第四个和最后一个循环开始时停止了。\n上述代码的输出结果如下：\n

Time taken: 24.282    //循环1
Time taken: 11.294    //循环2
Time taken: 7.1       //循环3
Time taken: 70.739    //循环4

\n现在，如果将前三个循环的时间相加，结果为42.676，这恰好对应于垃圾收集器停止的确切时间和内存激增的时间。\n\n现在，这是我第一次使用性能分析器，更不用说第一次考虑垃圾收集了 - 它总是在后台以神奇的方式工作 - 所以，我不确定我是否发现了什么。\n

附加的配置文件信息

\n\nAugusto建议查看内存配置文件。有1500多个被列为“不可达但尚未收集”的int[]。这些肯定是peer.getRGBPixels()创建的int[]数组，但由于某种原因它们没有被销毁。这个额外的信息，不幸的是，只增加了我的困惑，因为我不确定为什么垃圾收集器不会收集它们。\n

\n

使用小堆参数-Xmx256m的配置文件：

\n根据irreputable和Hot Licks的建议，我将最大堆大小设置为更小的值。虽然这样可以防止内存使用量跳升到1GB，但仍然无法解释为什么程序在进入第4次迭代时会膨胀到其最大堆大小。\n\n如您所见，确切的问题仍然存在，只是变得更小了。;) 这种解决方案的问题在于，由于某种原因，程序仍然在耗尽所有可用内存 - 从第一次迭代到最后一次迭代，性能的帧率也有明显的变化。\n问题仍然是，为什么会膨胀呢？\n

\n

点击“强制垃圾回收”按钮后的结果：

\n根据jtahlborn的建议，我点击了“强制垃圾回收”按钮。它的效果非常好。内存使用量从1GB降到基线的60MB左右。\n\n所以，这似乎是解决方法。现在的问题是，如何在程序中以编程方式强制GC执行此操作？\n

\n

在函数作用域中添加本地Peer后的结果：

\n根据David Waters的建议，我修改了createArrayCapture()函数，使其保持一个本地的Peer对象。\n不幸的是，内存使用模式没有变化。\n\n在第三或第四次迭代时仍然变得非常大。\n

\n

内存池分析：

\n

来自不同内存池的截图

\n

所有内存池：

\n\n

伊甸园内存池：

\n\n

旧代内存池：

\n
\n几乎所有的内存使用量似乎都在这个内存池中。\n注意：PS Survivor Space的使用量（显然）为0\n

\n

我还留下了一些问题：

\n(a) 垃圾收集器的图形是否意味着我认为的意思？还是我混淆了相关性和因果关系？正如我所说，我对这些问题一窍不通。\n(b) 如果是垃圾收集器...我该怎么办..？为什么它会完全停止，然后在程序的剩余部分以降低的速度运行？\n(c) 我该怎么解决这个问题？\n这里到底发生了什么？