test/jalview/gui/FreeUpMemoryTest.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
   3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
   7  * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation, either version 3
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.gui;
  22
  23 import static org.testng.Assert.assertNotNull;
  24 import static org.testng.Assert.assertTrue;
  25
  26 import java.awt.event.MouseEvent;
  27 import java.io.File;
  28 import java.io.IOException;
  29 import java.io.PrintStream;
  30
  31 import org.testng.annotations.BeforeClass;
  32 import org.testng.annotations.Test;
  33
  34 import jalview.analysis.AlignmentGenerator;
  35 import jalview.bin.Cache;
  36 import jalview.bin.Jalview;
  37 import jalview.datamodel.AlignmentI;
  38 import jalview.datamodel.SequenceGroup;
  39 import jalview.io.DataSourceType;
  40 import jalview.io.FileLoader;
  41 import junit.extensions.PA;
  42
  43 /**
  44  * Provides a simple test that memory is released when all windows are closed.
  45  * <ul>
  46  * <li>generates a reasonably large alignment and loads it</li>
  47  * <li>performs various operations on the alignment</li>
  48  * <li>closes all windows</li>
  49  * <li>requests garbage collection</li>
  50  * <li>asserts that the remaining memory footprint (heap usage) is 'not large'
  51  * </li>
  52  * </ul>
  53  * If the test fails, this means that reference(s) to large object(s) have
  54  * failed to be garbage collected. In this case:
  55  * <ul>
  56  * <li>set a breakpoint just before the test assertion in
  57  * {@code checkUsedMemory}</li>
  58  * <li>if the test fails intermittently, make this breakpoint conditional on
  59  * {@code usedMemory > expectedMax}</li>
  60  * <li>run the test to this point (and check that it is about to fail i.e.
  61  * {@code usedMemory > expectedMax})</li>
  62  * <li>use <a href="https://visualvm.github.io/">visualvm</a> to obtain a heap
  63  * dump from the suspended process (and kill the test or let it fail)</li>
  64  * <li>inspect the heap dump using visualvm for large objects and their
  65  * referers</li>
  66  * <li>Tips:</li>
  67  * <ul>
  68  * <li>Perform GC from the Monitor view in visualvm before requesting the heap
  69  * dump - test failure might be simply a delay to GC</li>
  70  * <li>View 'Objects' and filter classes to {@code jalview}. Sort columns by
  71  * Count, or Size, and look for anything suspicious. For example, if the object
  72  * count for {@code Sequence} is non-zero (it shouldn't be), pick any instance,
  73  * and follow the chain of {@code references} to find which class(es) still hold
  74  * references to sequence objects</li>
  75  * <li>If this chain is impracticably long, re-run the test with a smaller
  76  * alignment (set width=100, height=10 in {@code generateAlignment()}), to
  77  * capture a heap which is qualitatively the same, but much smaller, so easier
  78  * to analyse; note this requires an unconditional breakpoint</li>
  79  * </ul>
  80  * </ul>
  81  * <p>
  82  * <h2>Fixing memory leaks</h2>
  83  * <p>
  84  * Experience shows that often a reference is retained (directly or indirectly)
  85  * by a Swing (or related) component (for example a {@code MouseListener} or
  86  * {@code ActionListener}). There are two possible approaches to fixing:
  87  * <ul>
  88  * <li>Purist: ensure that all listeners and similar objects are removed when no
  89  * longer needed. May be difficult, to achieve and to maintain as code
  90  * changes.</li>
  91  * <li>Pragmatic: null references to potentially large objects from Jalview
  92  * application classes when no longer needed, typically when a panel is closed.
  93  * This ensures that even if the JVM keeps a reference to a panel or viewport,
  94  * it does not retain a large heap footprint. This is the approach taken in, for
  95  * example, {@code AlignmentPanel.closePanel()} and
  96  * {@code AnnotationPanel.dispose()}.</li>
  97  * <li>Adjust code if necessary; for example an {@code ActionListener} should
  98  * act on {@code av.getAlignment()} and not directly on {@code alignment}, as
  99  * the latter pattern could leave persistent references to the alignment</li>
 100  * </ul>
 101  * Add code to 'null unused large object references' until the test passes. For
 102  * a final sanity check, capture the heap dump for a passing test, and satisfy
 103  * yourself that only 'small' or 'harmless' {@code jalview} object instances
 104  * (such as enums or singletons) are left in the heap.
 105  */
 106 public class FreeUpMemoryTest
 107 {
 108   private static final int ONE_MB = 1000 * 1000;
 109
 110   /*
 111    * maximum retained heap usage (in MB) for a passing test
 112    */
 113   private static int MAX_RESIDUAL_HEAP = 45;
 114
 115   /**
 116    * Configure (read-only) Jalview property settings for test
 117    */
 118   @BeforeClass(alwaysRun = true)
 119   public void setUp()
 120   {
 121     Jalview.main(
 122             new String[]
 123             { "-nonews", "-props", "test/jalview/testProps.jvprops" });
 124     String True = Boolean.TRUE.toString();
 125     Cache.applicationProperties.setProperty("SHOW_ANNOTATIONS", True);
 126     Cache.applicationProperties.setProperty("SHOW_QUALITY", True);
 127     Cache.applicationProperties.setProperty("SHOW_CONSERVATION", True);
 128     Cache.applicationProperties.setProperty("SHOW_OCCUPANCY", True);
 129     Cache.applicationProperties.setProperty("SHOW_IDENTITY", True);
 130   }
 131
 132   @Test(groups = "Memory")
 133   public void testFreeMemoryOnClose() throws IOException
 134   {
 135     File f = generateAlignment();
 136     f.deleteOnExit();
 137
 138     doStuffInJalview(f);
 139
 140     Desktop.instance.closeAll_actionPerformed(null);
 141
 142     checkUsedMemory(MAX_RESIDUAL_HEAP);
 143   }
 144
 145   /**
 146    * Returns the current total used memory (available memory - free memory),
 147    * rounded down to the nearest MB
 148    *
 149    * @return
 150    */
 151   private static int getUsedMemory()
 152   {
 153     long availableMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
 154     long freeMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
 155     long usedMemory = availableMemory - freeMemory;
 156
 157     return (int) (usedMemory / ONE_MB);
 158   }
 159
 160   /**
 161    * Requests garbage collection and then checks whether remaining memory in use
 162    * is less than the expected value (in Megabytes)
 163    *
 164    * @param expectedMax
 165    */
 166   protected void checkUsedMemory(int expectedMax)
 167   {
 168     /*
 169      * request garbage collection and wait for it to run (up to 3 times);
 170      * NB there is no guarantee when, or whether, it will do so
 171      */
 172     long usedMemory = 0L;
 173     Long minUsedMemory = null;
 174     int gcCount = 0;
 175     while (gcCount < 3)
 176     {
 177       gcCount++;
 178       System.gc();
 179       waitFor(1500);
 180       usedMemory = getUsedMemory();
 181       if (minUsedMemory == null || usedMemory < minUsedMemory)
 182       {
 183         minUsedMemory = usedMemory;
 184       }
 185       if (usedMemory < expectedMax)
 186       {
 187         break;
 188       }
 189     }
 190
 191     /*
 192      * if this assertion fails (reproducibly!)
 193      * - set a breakpoint here, conditional on (usedMemory > expectedMax)
 194      * - run VisualVM to inspect the heap usage, and run GC from VisualVM to check
 195      *   it is not simply delayed garbage collection causing the test failure
 196      * - take a heap dump and identify large objects in the heap and their referers
 197      * - fix code as necessary to null the references on close
 198      */
 199     System.out.println("(Minimum) Used memory after " + gcCount
 200             + " call(s) to gc() = " + minUsedMemory + "MB (should be <="
 201             + expectedMax + ")");
 202     assertTrue(usedMemory <= expectedMax, String.format(
 203             "Used memory %d should be less than %d (Recommend running test manually to verify)",
 204             usedMemory, expectedMax));
 205   }
 206
 207   /**
 208    * Loads an alignment from file and exercises various operations in Jalview
 209    *
 210    * @param f
 211    */
 212   protected void doStuffInJalview(File f)
 213   {
 214     /*
 215      * load alignment, wait for consensus and other threads to complete
 216      */
 217     AlignFrame af = new FileLoader().LoadFileWaitTillLoaded(f.getPath(),
 218             DataSourceType.FILE);
 219     while (af.getViewport().isCalcInProgress())
 220     {
 221       waitFor(200);
 222     }
 223
 224     /*
 225      * open an Overview window
 226      */
 227     af.overviewMenuItem_actionPerformed(null);
 228     assertNotNull(af.alignPanel.overviewPanel);
 229
 230     /*
 231      * exercise the pop-up menu in the Overview Panel (JAL-2864)
 232      */
 233     Object[] args = new Object[] {
 234         new MouseEvent(af, 0, 0, 0, 0, 0, 1, true) };
 235     PA.invokeMethod(af.alignPanel.overviewPanel,
 236             "showPopupMenu(java.awt.event.MouseEvent)", args);
 237
 238     /*
 239      * set a selection group - potential memory leak if it retains
 240      * a reference to the alignment
 241      */
 242     SequenceGroup sg = new SequenceGroup();
 243     sg.setStartRes(0);
 244     sg.setEndRes(100);
 245     AlignmentI al = af.viewport.getAlignment();
 246     for (int i = 0; i < al.getHeight(); i++)
 247     {
 248       sg.addSequence(al.getSequenceAt(i), false);
 249     }
 250     af.viewport.setSelectionGroup(sg);
 251
 252     /*
 253      * compute Tree and PCA (on all sequences, 100 columns)
 254      */
 255     af.openTreePcaDialog();
 256     CalculationChooser dialog = af.alignPanel.getCalculationDialog();
 257     dialog.openPcaPanel("BLOSUM62", dialog.getSimilarityParameters(true));
 258     try
 259     {
 260       dialog.createTree("BLOSUM62", dialog.getSimilarityParameters(false));
 261     } catch (IOException e)
 262     {
 263       // TODO Auto-generated catch block
 264       e.printStackTrace();
 265     }
 266
 267     /*
 268      * wait until Tree and PCA have been computed
 269      */
 270     while (af.viewport.getCurrentTree() == null
 271             || dialog.getPcaPanel().isWorking())
 272     {
 273       waitFor(10);
 274     }
 275
 276     /*
 277      * give Swing time to add the PCA panel (?!?)
 278      */
 279     waitFor(100);
 280   }
 281
 282   /**
 283    * Wait for waitMs miliseconds
 284    *
 285    * @param waitMs
 286    */
 287   protected void waitFor(int waitMs)
 288   {
 289     try
 290     {
 291       Thread.sleep(waitMs);
 292     } catch (InterruptedException e)
 293     {
 294     }
 295   }
 296
 297   /**
 298    * Generates an alignment and saves it in a temporary file, to be loaded by
 299    * Jalview. We use a peptide alignment (so Conservation and Quality are
 300    * calculated), which is wide enough to ensure Consensus, Conservation and
 301    * Occupancy have a significant memory footprint (if not removed from the
 302    * heap).
 303    *
 304    * @return
 305    * @throws IOException
 306    */
 307   private File generateAlignment() throws IOException
 308   {
 309     File f = File.createTempFile("MemoryTest", "fa");
 310     PrintStream ps = new PrintStream(f);
 311     AlignmentGenerator ag = new AlignmentGenerator(false, ps);
 312     int width = 100000;
 313     int height = 100;
 314     ag.generate(width, height, 0, 10, 15);
 315     ps.close();
 316     return f;
 317   }
 318 }