Primer camino para alcanzar el Nirvana del Garbage Colector

Para ponernos en contexto y verlo más claro debemos saber que lo que vamos a ver es realmente importante en el mundo de los videojuegos ya que en este mundo el consumo de memoria y de recursos es algo crucial y hay que optimizarlos al máximo. En este sentido el proceso de recolección de basura es algo importantísimo ya que consume recursos del sistema y si se ejecuta en mitad del juego se puede producir una bajada de rendimiento importante.

En este primer post de la serie vamos a ver una de las formas de evitarlo.

Este es el post original de Shawn Hargreaves:

En este post vimos cómo saber si el recolector de basura de nuestra Xbox está tardando mucho. Vimos que el tiempo que tarda el recolector de basura es el resultado del producto del número de veces que se recolecta por la latencia misma de la recolección.

Esto nos hace pensar en dos formas de mejorar el rendimiento del proceso de recolección de basura. Podemos reducir el número de recolecciones, o podemos reducir la latencia del proceso de recolección. Con que consigamos reducir uno de esos valores se notará una mejora bastante notable en el rendimiento total.

En este post vamos a ver el primer caso:

Elegir una frecuencia de recolección adecuada

La frecuencia con la que se produce la recolección de basura es directamente proporcional al número de veces que reservamos memoria. Si nunca reservamos memoria, el proceso nunca se lanzará.

Para reducir el número de recolecciones, debemos reservar memoria para aquello que vamos a necesitar mientras cargamos los niveles, y evitar reservas de memoria en el tiempo de juego, evitando así que el recolector de basura entre en acción en mitad del juego.

Hay varias formas para evitar la reserva de memoria:

No reserves memoria (jah!)

Es simple, no hagas news de tipos por referencia. Está bien cuando lo hacemos con tipos por valor como Matrix, Vector3, Color y demás.

Cada vez que queramos hacer un new de un tipo por referencia, debemos usar un pool de objetos para reusar sus referencias. Los ejemplos de Particle y Audio 3D de creators.xna.com usan esta técnica, y SwampThingTom escribió sobre un pool genérico y reusable.

No uses clases que reserven memoria por sí mismas.

Cuando añadimos datos a una colección como un List<T> o un Dictionary<K,V>, se reserva memoria cuando se quieren ampliar. Podemos evitarlo usando el constructor existente en el que se indica el tamaño específico de la colección. Usando este constructor hacemos que se reserve la memoria necesaria para toda la colección haciendo que esta no tenga que ampliar ni disminuir la memoria que necesita.

Ten cuidado cuando formatees cadenas. Es difícil manipular cadenas en .NET sin causar reservas de memoria.

Evita que el CLR reserve memoria.

El CLR reserva memoria cuando ocurre el boxing. ¡Evítalos como si de una plaga se tratase! El boxing puede ocurrir por muchas razones, algunas son obvias, otras no tanto, veamos cuándo ocurre el boxing.:

  • Si asignamos un tipo por valor a una variable Object.
  • Si guardamos tipos por valor en una colección no genérica.
  • Si accedemos a tipos por valor a través de una interfaz.
  • Si usamos un enumerado como clave de un diccionario, las operaciones internas del diccionario generan boxings. Podemos evitarlo usando claves enteras (de tipo int), y hacer casting a los valores de nuestro enumerado antes de añadirlas al diccionario.

No dejes que el compilador de C# reserve memoria.

Puedes ser realmente tricky usar delegados (especialmente los que están definidos "inline") sin hacer que el compilador reserve memoria. Esto es todo un mundo por sí solo, pero en caso de duda evita el uso de delegados o eventos

Los yield hacen que el compilador reserve siempre memoria.

Los foreach pueden reservar memoria sin cuidado. Pero ojo, esto no significa que tengamos que evitarlos. Suele ser la forma más rápida de recorrer una colección.  Aprended las reglas para usarlos de manera adecuada

Todo lo que no reserve memoria está bien.

A los discípulos del camino de la frecuencia se les permite tener estructuras de datos complejos. Pueden reservar cientos de miles de objetos mientras su juego carga, llenar el heap con una malla de objetos referenciados entre si. Siempre que no reserven nada después de que termine de cargar, el recolector de basura nunca se ejecutará, así que no hay problema ninguno en mantener en memoria objetos complejos.

Resumen

Hemos visto una forma de hacer que el recolector de basura no se ejecute mientras se está jugando al juego: evitando hacer reservas de memoria durante el juego, en vez de eso las hacemos en el proceso de carga y se mantiene todo en memoria.

En el próximo post veremos la segunda opción: Elegir la latencia adecuada.

Juan María Laó Ramos.

Post original.

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