Измерение использования памяти в Visual Studio (C#, Visual Basic, C++, F#)

Найдите утечки памяти и неэффективную память при отладке с помощью средства диагностики использования памяти, интегрированного с отладчиком. Средство анализа памяти позволяет делать один или несколько снимков управляемых и нативных куч памяти, чтобы лучше понять, как типы объектов влияют на использование памяти. Вы также можете анализировать использование памяти без подключения отладчика или нацеливаясь на работающее приложение. Дополнительные сведения см. в разделе Запуск средств профилирования в выпускных или отладочных версиях сборок. Сведения о выборе оптимального средства анализа памяти для ваших потребностей см. в статье Выбор средства анализа памяти.

Хотя вы можете собирать моментальные снимки памяти в любое время в Memory Usage, вы можете использовать отладчик Visual Studio для управления выполнением приложения при изучении проблем с производительностью. Настройка точек останова, пошаговой отладки, остановка всех процессов и других действий отладчика может помочь вам сосредоточиться на исследованиях производительности кода на наиболее важных путях выполнения. Выполнение этих действий во время работы приложения может исключить шум из кода, который не интересует вас, и может значительно сократить время, необходимое для диагностики проблемы.

Совет

Вы также можете использовать Профилировщик GitHub Copilot для получения рекомендаций, основанных на ИИ, для сбора и анализа данных о памяти.

Важный

Средства диагностики, интегрированные с отладчиком, поддерживаются для разработки на .NET в Visual Studio, включая приложения ASP.NET, ASP.NET Core, приложения с использованием нативной и C++ разработки, а также приложения в смешанном режиме (.NET и нативные).

В этом руководстве описано следующее:

• Делайте моментальные снимки памяти
• Анализ данных об использовании памяти

Если использование памяти не предоставляет необходимые данные, другие средства в профилировщике производительности предоставляют различные типы сведений, которые могут оказаться для вас полезными. Во многих случаях узкое место в производительности вашего приложения может быть вызвано не памятью, а другими факторами, например процессором, отрисовкой пользовательского интерфейса или временем сетевого запроса.

Заметка

Поддержка настраиваемого распределителя профилировщик выделения памяти работает путем сбора данных о событиях ETW, генерируемых во время выполнения. Распределители в CRT и пакете SDK для Windows были аннотированы на исходном уровне, чтобы можно было записать их данные о выделении. Если вы пишете собственные распределители, то любые функции, возвращающие указатель на вновь выделенную память в куче, могут быть украшены с помощью __declspec(allocator), как показано в этом примере для myMalloc.

__declspec(allocator) void* myMalloc(size_t size)

Сбор данных об использовании памяти

1. Откройте project, которую вы хотите выполнить отладку в Visual Studio, и установите точку останова в приложении в точке, в которой необходимо начать изучение использования памяти.

   Если у вас есть область, в которой вы подозреваете проблему с памятью, установите первую точку останова перед тем, как возникнет проблема с памятью.

   Совет

   Поскольку может быть сложно зафиксировать профиль памяти операции, которая вас интересует, когда ваше приложение часто выделяет и освобождает память, задайте точки останова в начале и конце операции (или выполните пошаговое выполнение операции), чтобы найти точный момент изменения памяти.

2. Задайте вторую точку останова в конце функции или области кода, которую необходимо проанализировать (или после возникновения подозрительной проблемы с памятью).

3. Окно средств диагностики отображается автоматически, если вы не отключили его. Чтобы снова открыть окно, щелкните ОтладкаWindowsПоказать средства диагностики.

4. Выберите использование памяти с параметром Выбор инструментов на панели инструментов.

   Снимок экрана: окно "Средства диагностики" с средством использования памяти, выбранным в раскрывающемся списке "Выбор инструментов".

5. Щелкните Отладка / Запуск отладки (или Запустить на панели инструментов или F5).

   Когда приложение завершит загрузку, появится представление сводки средств диагностики.

   Снимок экрана: вкладка "Сводка средств диагностики" с графиком временной шкалы использования памяти и диаграммой памяти обработки.

   Заметка

   Так как сбор данных памяти может повлиять на производительность отладки собственных или смешанных приложений, моментальные снимки памяти отключены по умолчанию. Чтобы включить моментальные снимки в собственных или смешанных приложениях, запустите сеанс отладки (сочетание клавиш: F5). Когда появится окно средств диагностики, перейдите на вкладку Использование памяти, а затем выберите Профилирование кучи.

   Скриншот панели инструментов использования памяти с выделенной кнопкой профилирования памяти, позволяющей включать моментальные снимки для приложений в собственном или смешанном режиме.

   Остановить (сочетания клавиш: ShiftF5) и перезапустить отладку.

6. Чтобы сделать снимок в начале сеанса отладки, выберите Сделать снимок на панели инструментов сводки использования памяти . (Это также может помочь установить здесь точку останова.)

   Снимок экрана: панель инструментов сводки по использованию памяти с кнопкой "Создать моментальный снимок".

   Совет

   Чтобы создать базовые показатели для сравнения памяти, рассмотрите возможность создания моментального снимка в начале сеанса отладки.

7. Запустите сценарий, который остановится на первой точке останова.

8. Пока отладчик приостановлен на первом брейкпойнте, нажмите Сделать снимок на панели инструментов сводки использования памяти.

9. Нажмите сочетание клавиш F5, чтобы запустить приложение до второй точки останова.

10. Теперь сделайте еще один моментальный снимок.

На этом этапе можно начать анализ данных.

Если у вас возникли проблемы с сбором или отображением данных, ознакомьтесь с устранение ошибок профилирования и устранение проблем.

Анализ данных об использовании памяти

Строки сводной таблицы использования памяти содержат моментальные снимки, сделанные во время сеанса отладки, и содержат ссылки на более подробные представления.

Скриншот сводной таблицы использования памяти с двумя моментальными снимками и столбцами для объектов, размера области памяти и их различиями.

Имя столбца зависит от режима отладки, выбранного в свойствах проекта: .NET, на собственном языке или смешанных средах (оба, .NET и на собственном языке).

• Столбец Objects (Diff) (.NET) или Allocations (Diff) (C++) отображает количество объектов в .NET или в нативной памяти на момент создания снимка.

• Столбец Heap Size (Diff) отображает количество байтов в .NET и нативных кучах

Когда вы делаете несколько моментальных снимков, ячейки сводной таблицы отображают изменение значения между текущим снимком строки и предыдущим снимком.

Чтобы проанализировать использование памяти, щелкните одну из ссылок, которые открывают подробный отчет об использовании памяти:

• Чтобы просмотреть сведения о разнице между текущим моментальным снимком и предыдущим, нажмите ссылку "Изменить" слева от стрелки (увеличение использования памятиувеличение использования памяти). Красная стрелка указывает на увеличение использования памяти, а зеленая стрелка указывает на уменьшение.

Совет

Чтобы быстрее определить проблемы с памятью, отчеты диффа сортируются по типам объектов, которые увеличились в наибольшем общем количестве (щелкните ссылку на изменение в столбце Объектов (Diff)) или увеличились в наибольшем общем размере кучи (щелкните ссылку на изменение в столбце Размер Кучи (Diff)).

• Чтобы просмотреть сведения только о выбранном моментальном снимке, щелкните ссылку для просмотра без изменений.

  Отчет отображается в отдельном окне.

Отчеты по управляемым типам

Выберите текущую ссылку в ячейке объектов (Diff) в сводной таблице использования памяти.

снимок экрана отчета управляемого типа.отчет управляемого типа

Заметка

Для кода .NET значок View Details () доступен только при использовании интегрированного в отладчик средства Memory Usage или при открытии моментального снимка кучи heap и выборе Отладка управляемой памяти.

На верхней панели отображаются количество и размер типов в моментальном снимке, включая размер всех объектов, на которые указывает тип (общий размер).

В дереве путей к корню в нижней области отображаются объекты, ссылающиеся на тип, выбранный в верхней области. Сборщик мусора .NET очищает память для объекта только в том случае, если был выпущен последний тип, ссылающийся на него. Дополнительные сведения об использовании путей в корневом дереве см. в статье Анализ горячего пути к корневому.

В дереве ссылочных типов отображаются ссылки, удерживаемые типом, выбранным в верхней области.

снимок экрана отчета о ссылочных объектах.

Чтобы отобразить экземпляры выбранного типа в верхней области, щелкните значок "Просмотреть детали" рядом с типом объекта.

Снимок экрана представления экземпляров в инструменте использования памяти. Представление экземпляровв инструменте использования памяти

В представлении отображаются экземпляры выбранного объекта в моментальном снимке на верхней панели. В области Пути к корневому элементу и ссылочным объектам отображаются объекты, которые ссылаются на выбранный экземпляр, и типы, на которые ссылается выбранный экземпляр. Когда отладчик остановлен в точке, где был сделан снимок, вы можете навести указатель мыши на ячейку Значение, чтобы отобразить значения объекта в инструментальной подсказке.

Отчеты встроенных типов

Выберите текущую ссылку ячейки выделений (Diff) или размера кучи (Diff) в сводной таблице использования памяти в окне средств диагностики .

снимок экрана представления родного типа.

В представлении типов отображается количество и размер типов в моментальном снимке.

• Щелкните значок "Просмотреть сведения" рядом с типом, который вы выбрали, чтобы отобразить сведения об объектах выбранного типа в моментальном снимке.

  В представлении экземпляров отображается каждый экземпляр выбранного типа. Выбор экземпляра отображает стек вызовов, который привёл к его созданию, в панели Стек вызовов выделения. (Эта информация доступна только во время отладки.)

  снимок экрана: панель "Стек вызовов экземпляров" и "Стек вызовов выделения".

• Выберите Stacks, чтобы увидеть стек выделения для выбранного типа.

  снимок экрана вида стека.

Аналитика использования памяти

Для управляемой памяти средство анализа памяти также предоставляет несколько мощных встроенных автоматических подробных сведений. Выберите вкладку Insights в отчетах управляемых типов, где отображаются применимые автоматические аналитики, такие как повторяющиеся строки, разреженные массивыи утечки обработчиков событий.

снимок экрана представления аналитических сведений в средстве использования памяти.аналитические сведения об использовании памяти

В разделе повторяющиеся строки отображается список строк, которые распределяются в куче несколько раз. Кроме того, в этом разделе показан общий объем пустой памяти, то есть (число экземпляров — 1) раз размер строки.

В разделе разреженных массивов показаны массивы, которые в основном заполнены нулевыми элементами, которые могут быть неэффективными с точки зрения производительности и использования памяти. Средство анализа памяти автоматически обнаруживает эти массивы и показывает, сколько памяти тратится из-за этих нулевых значений.

В разделе Event Handler Leaks, доступном в Visual Studio 2022 версии 17.9 Preview 1, отображаются потенциальные утечки памяти, которые могут возникать, когда один объект подписывается на событие другого объекта. Если издатель события переживает подписчика, подписчик продолжает существовать, даже если на него нет других ссылок. Это может привести к утечкам памяти, когда неиспользуемая память не освобождается должным образом, что приводит к тому, что приложение будет использовать больше и больше памяти с течением времени.

Некоторые типы, как известно, имеют поля, которые можно считывать для определения размера нативной памяти, удерживаемой ими. На вкладке аналитики , отображаются виртуальные узлы памяти в графе объектов, которые сохраняются родительскими объектами так, чтобы пользовательский интерфейс мог распознать их и отобразить их размер и граф ссылок.

снимок экрана с нативным представлением в инструменте анализа использования памяти.нативном представлении в инструменте анализа использования памяти

Отчеты об изменениях (Diff)

• Выберите ссылку на изменение в ячейке сводной таблицы на вкладке Использование памяти в окне Средства Диагностики.

  Снимок экрана: сводная таблица использования памяти с выделенной ссылкой на изменение в строке или ячейке снимка.

• Выберите моментальный снимок из списка сравнения с для управляемого или собственного отчета.

  Скриншот раскрывающегося списка "Сравнить с" в отчете об использовании памяти, показывающего доступные снимки для сравнения.

Отчет об изменениях добавляет столбцы (помеченные (Diff)) в базовый отчет, показывающие разницу между значением базового моментального снимка и моментальным снимком для сравнения. Вот как может выглядеть отчет различий представления собственного типа:

снимок экрана представления Diff собственных типов.представления Diff собственных типов

На верхней панели отображаются количество и размер типов в моментальном снимке, включая размер всех объектов, на которые указывает тип (общий размер).

Блоги и видео

Анализировать процессор и память при отладке

блог Visual C++: профилирование памяти в Visual C++ 2015

Дальнейшие действия

В этом руководстве вы узнали, как собирать и анализировать данные об использовании памяти во время отладки. Вот предлагаемые дальнейшие шаги.

• Чтобы проанализировать использование памяти в релизных сборках, см. раздел Анализ использования памяти в профилировщике производительности.
• Общие сведения о оптимизации кода с помощью средств профилирования см. в руководстве по оптимизации кода для начинающих.
• Чтобы получить рекомендации по созданию профиля на основе ИИ, см. Создание профиля приложения с помощью агента GitHub Copilot Profiler.
• Общие сведения обо всех средствах профилирования см. в статье "Первый взгляд на средства профилирования".