納尼，Java 存在內(nèi)存泄泄泄泄泄泄漏嗎？

作者：微笑很純潔 2019-05-23 10:59:24

納尼，Java 不是自動(dòng)管理內(nèi)存嗎?怎么可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄泄泄泄泄泄漏!

01. 怎么回事?

納尼，Java 不是自動(dòng)管理內(nèi)存嗎?怎么可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄泄泄泄泄泄漏!

Java 最牛逼的一個(gè)特性就是垃圾回收機(jī)制，不用像 C++ 需要手動(dòng)管理內(nèi)存，所以作為 Java 程序員很幸福，只管 New New New 即可，反正 Java 會(huì)自動(dòng)回收過期的對(duì)象。。。

那么 Java 都自動(dòng)管理內(nèi)存了，那怎么會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，難道 Jvm 有 bug? 不要急，且聽我慢慢道來。。

02. 怎么判斷可以被回收

先了解一下 Jvm 是怎么判斷一個(gè)對(duì)象可以被回收。一般有兩種方式，一種是引用計(jì)數(shù)法，一種是可達(dá)性分析。

引用計(jì)數(shù)法：每個(gè)對(duì)象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性，新增一個(gè)引用時(shí)計(jì)數(shù)加1，引用釋放時(shí)計(jì)數(shù)減1，計(jì)數(shù)為0時(shí)可以回收。

這個(gè)辦法看起來挺簡(jiǎn)單的，但是如果出現(xiàn) A 引用了 B，B 又引用了 A，這時(shí)候就算他們都不再使用了，但因?yàn)橄嗷ヒ?計(jì)算器=1 永遠(yuǎn)無法被回收。

此方法簡(jiǎn)單，無法解決對(duì)象相互循環(huán)引用的問題。

可達(dá)性分析(Reachability Analysis)：從 GC Roots 開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈。當(dāng)一個(gè)對(duì)象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的，那么虛擬機(jī)就判斷是可回收對(duì)象。

可達(dá)性分析可以解決循環(huán)引用的問題。

那么 gc roots 對(duì)象是哪些呢

虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象
方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
本地方法棧中JNI[即一般說的Native]引用的對(duì)象

目前主流的虛擬機(jī)中大多使用可達(dá)性分析的方式來判定對(duì)象是否可被 GC 回收。

03. 什么情況下會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏

既然可達(dá)性分析好像已經(jīng)很牛逼的樣子了，怎么可能還會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏呢，那我們?cè)賮砜匆幌聝?nèi)存泄漏的定義。

內(nèi)存泄露就是指一個(gè)不再被程序使用的對(duì)象或變量一直被占據(jù)在內(nèi)存中。

有可能此對(duì)象已經(jīng)不使用了，但是還有其它對(duì)象保持著此對(duì)象的引用，就會(huì)導(dǎo)致 GC 不能回收此對(duì)象，這種情況下就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏。

寫一個(gè)程序讓出現(xiàn)內(nèi)存泄漏

①長生命周期的對(duì)象持有短生命周期對(duì)象的引用就很可能發(fā)生內(nèi)存泄露，盡管短生命周期對(duì)象已經(jīng)不再需要，但是因?yàn)殚L生命周期對(duì)象持有它的引用而導(dǎo)致不能被回收。

public class Simple { 
    Object object; 
    public void method1(){ 
        object = new Object(); 
        //...其他代碼 
    } 
}

這里的 object 實(shí)例，其實(shí)我們期望它只作用于 method1() 方法中，且其他地方不會(huì)再用到它，但是，當(dāng)method1()方法執(zhí)行完成后，object 對(duì)象所分配的內(nèi)存不會(huì)馬上被認(rèn)為是可以被釋放的對(duì)象，只有在 Simple 類創(chuàng)建的對(duì)象被釋放后才會(huì)被釋放，嚴(yán)格的說，這就是一種內(nèi)存泄露。

解決方法就是將 object 作為 method1() 方法中的局部變量。

public class Simple { 
    Object object; 
    public void method1(){ 
        object = new Object(); 
        //...其他代碼 
        object = null; 
    } 
}

當(dāng)然大家有可能會(huì)想就這一個(gè)方法也不會(huì)有多大影響，但如果在某些項(xiàng)目中，一個(gè)方法在一分鐘之內(nèi)調(diào)用上萬次的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)很明顯的內(nèi)存泄漏現(xiàn)象。

②集合中的內(nèi)存泄漏，比如 HashMap、ArrayList 等，這些對(duì)象經(jīng)常會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄露。比如當(dāng)它們被聲明為靜態(tài)對(duì)象時(shí)，它們的生命周期會(huì)跟應(yīng)用程序的生命周期一樣長，很容易造成內(nèi)存不足。

下面給出了一個(gè)關(guān)于集合內(nèi)存泄露的例子。

Vector v=new Vector(10); 
for (int i=1;i<100; i++) 
{ 
    Object o=new Object(); 
    v.add(o); 
    o=null; 
} 
//此時(shí)，所有的Object對(duì)象都沒有被釋放，因?yàn)樽兞縱引用這些對(duì)象。

在這個(gè)例子中，我們循環(huán)申請(qǐng) Object 對(duì)象，并將所申請(qǐng)的對(duì)象放入一個(gè) Vector 中，如果我們僅僅釋放引用本身，那么 Vector 仍然引用該對(duì)象，所以這個(gè)對(duì)象對(duì) GC 來說是不可回收的。

因此，如果對(duì)象加入到 Vector 后，還必須從 Vector 中刪除，最簡(jiǎn)單的方法就是將 Vector 對(duì)象設(shè)置為 null。

以上兩種是最常見的內(nèi)存泄漏案例。當(dāng)然還有一些內(nèi)存泄漏的例子，這里就不再一一例舉了，感興趣的同學(xué)可以在網(wǎng)上找找資料。

04. 內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出

很多同學(xué)總是搞不清楚，內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出的區(qū)別，它倆是兩個(gè)完全不同的概念，它們之間存在一些關(guān)聯(lián)。

內(nèi)存溢出 out of memory，是指程序在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，沒有足夠的內(nèi)存空間供其使用，出現(xiàn) out of memory;
內(nèi)存泄露 memory leak，是指程序在申請(qǐng)內(nèi)存后，無法釋放已申請(qǐng)的內(nèi)存空間，一次內(nèi)存泄露危害可以忽略，但內(nèi)存泄露堆積后果很嚴(yán)重，無論多少內(nèi)存,遲早會(huì)被占光。

所以內(nèi)存泄漏可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出，但內(nèi)存溢出并不完全都是因?yàn)閮?nèi)存泄漏，也有可能使用了太多的大對(duì)象導(dǎo)致。

05. 如何檢測(cè)內(nèi)存泄漏

***一個(gè)重要的問題，就是如何檢測(cè) Java 的內(nèi)存泄漏。目前，我們通常使用一些工具來檢查 Java 程序的內(nèi)存泄漏問題。

市場(chǎng)上已有幾種專業(yè)檢查 Java 內(nèi)存泄漏的工具，它們的基本工作原理大同小異，都是通過監(jiān)測(cè) Java 程序運(yùn)行時(shí)，所有對(duì)象的申請(qǐng)、釋放等動(dòng)作，將內(nèi)存管理的所有信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、可視化。開發(fā)人員將根據(jù)這些信息判斷程序是否有內(nèi)存泄漏問題。

這些工具包括 Plumbr 、Eclipse Memory Analyzer、JProbe Profiler、JVisualVM 等。

06. ***

以上內(nèi)容其實(shí)是我曾經(jīng)經(jīng)常面試的內(nèi)容之一，通過一系列的問題考察 Java 程序員對(duì) Jvm 的理解。

比如我通常會(huì)問面試者，Java 中存在內(nèi)存泄漏嗎?大部分人都會(huì)回答存在，接著我會(huì)問如果讓你寫一個(gè)程序讓內(nèi)存泄漏，你會(huì)怎么寫?大部分程序員就回答不上來了。

如果面試者可以回答上面的問題，我會(huì)接著和面試者聊聊，內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出他們之間是否存在聯(lián)系、以及在日常工作中如何避免寫出內(nèi)存泄漏的代碼、如果生產(chǎn)出現(xiàn) Jvm 相關(guān)問題時(shí)，排查問題的思路和步驟等等。