Java中的内存管理

要了解Java中的内存泄漏，首先就得知道Java中的内存是如何管理的。

在Java程序中，我们通常使用 new 为对象分配内存，而这些内存空间都在堆上。

Java判断对象是否可以回收使用的而是可达性分析算法。

这个算法的基本思路就是通过一系列名为 "GC Roots" 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，下图对象 object5, object6, object7 虽然有互相判断，但它们到 GC Roots 是不可达的，所以它们将会判定为是可回收对象。

在 Java 语言中，可作为 GC Roots 对象的包括如下几种：

• 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象
• 本地方法栈(Native方法)中引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象

什么是Java中的内存泄漏

Java 中的内存泄漏，广义并通俗的说，就是：不再会被使用的对象的内存不能被回收，就是内存泄漏。

Java 中的内存泄漏与 C++ 中的表现有所不同。

在 C++ 中，所有被分配了内存的对象，不再使用之后，都必须程序员手动的去释放他们。但是在 Java 中，我们不用自己释放内存，无用的内存由 GC 自动清理，这也极大的简化了我们的编程工作。但实际有时候一些不再会被使用的对象在 GC 看来不能被释放就会造成内存泄漏。

对象都是有生命周期的，有的长，有的短。如果长生命周期的对象持有短生命周期的引用，就很可能会出现内存泄漏。例如：

public class Test {
    Object object;
    public void method() {
        object = new Object();
        // ...
    }
}

这里的 object 实例，其实我们期望它只作用于 method() 方法中，且其他地方也不会再用到它，但是当 method() 方法执行完之后，object对象所分配的内存不会马上被认为是可以被释放的对象。只有在 Test 类创建的对象被释放后才会被释放。严格地说，这就是一种内存泄漏。解决办法就是将 object 作为 method() 方法中的局部变量。当然也可以在使用完 object 之后 将其置为 null。

public class Test {
    Object object;
    public void method() {
        object = new Object();
        // ...
        object = null;
    }
}

这样，之前 new Object() 分配的内存就可以被 GC 回收。

Java中内存泄漏的例子

1. 静态集合类

如HashMap、LinkedList等等。如果这些容器为静态的，那么它们的生命周期与程序一致，则容器中的对象在程序结束之前将不能被释放，从而造成内存泄漏。简单而言，长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用，尽管短生命周期的对象不再使用，但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收。

static Vector v = new Vector(); 
for (int i = 1; i<100; i++) 
{ 
    Object o = new Object(); 
    v.add(o); 
    o = null; 
}

在这个例子中，代码栈中存在 Vector 对象的引用 v 和 Object 对象的引用 o 。在 For 循环，我们不断的生成新的对象，然后将其添加到 Vector 对象中，之后将 o 引用置空。问题是当 o 引用被置空后，如果发生 GC，我们创建的 Object 对象是否能够被 GC 回收呢？答案是否定的。因为， GC 在跟踪代码栈中的引用时，会发现 v 引用，而继续往下跟踪，就会发现 v 引用指向的内存空间中又存在指向 Object 对象的引用。也就是说尽管o 引用已经被置空，但是 Object 对象仍然存在其他的引用，是可以被访问到的，所以 GC 无法将其释放掉。如果在此循环之后， Object 对象对程序已经没有任何作用，那么我们就认为此 Java 程序发生了内存泄漏。

2. 各种连接，如数据库连接、网络连接和IO连接等

在对数据库进行操作的过程中，首先需要建立与数据库的连接，当不再使用时，需要调用close方法来释放与数据库的连接。只有连接被关闭后，垃圾回收器才会回收对应的对象。否则，如果在访问数据库的过程中，对Connection、Statement或ResultSet不显性地关闭，将会造成大量的对象无法被回收，从而引起内存泄漏。

3. 变量不合理的作用域

一般而言，一个变量的定义的作用范围大于其使用范围，很有可能会造成内存泄漏。另一方面，如果没有及时地把对象设置为null，很有可能导致内存泄漏的发生。

public class UsingRandom {
    private String msg;
    public void receiveMsg(){   
        readFromNet();// 从网络中接受数据保存到msg中
        saveDB();// 把msg保存到数据库中
    }
}

如上面这个伪代码，通过 readFromNet() 方法把接受的消息保存在变量 msg 中，然后调用 saveDB() 方法把 msg 的内容保存到数据库中，此时 msg 已经就没用了，由于 msg 的生命周期与对象的生命周期相同，此时 msg 还不能回收，因此造成了内存泄漏。

实际上这个 msg 变量可以放在 receiveMsg() 方法内部，当方法使用完，那么 msg 的生命周期也就结束，此时就可以回收了。还有一种方法，在使用完 msg 后，把 msg 设置为 null，这样垃圾回收器也会回收 msg 的内存空间。

4. 内部类持有外部类

如果一个外部类的实例对象的方法返回了一个内部类的实例对象，这个内部类对象被长期引用了，即使那个外部类实例对象不再被使用，但由于内部类持有外部类的实例对象，这个外部类对象将不会被垃圾回收，这也会造成内存泄露。

5. 改变哈希值

当一个对象被存储进 HashSet 集合中以后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段了，否则，对象修改后的哈希值与最初存储进 HashSet 集合中时的哈希值就不同了，在这种情况下，即使在 contains 方法使用该对象的当前引用作为的参数去 HashSet 集合中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从 HashSet 集合中单独删除当前对象，造成内存泄露。

public static void main(String[] args) 
{ 
    Set<Person> set = new HashSet<Person>(); 
    Person p1 = new Person("唐僧","pwd1",25); 
    Person p2 = new Person("孙悟空","pwd2",26); 
    Person p3 = new Person("猪八戒","pwd3",27); 
    set.add(p1); 
    set.add(p2); 
    set.add(p3); 
    System.out.println("总共有:"+set.size()+" 个元素!"); //结果：总共有:3 个元素! 
    p3.setAge(2); //修改p3的年龄,此时p3元素对应的hashcode值发生改变 
    set.remove(p3); //此时remove不掉，造成内存泄漏
    set.add(p3); //重新添加，居然添加成功 
    System.out.println("总共有:"+set.size()+" 个元素!"); //结果：总共有:4 个元素! 
    for (Person person : set) 
    { 
        System.out.println(person); 
    } 
}

6. 单例对象在被初始化后将在JVM的整个生命周期中存在（以静态变量的方式），如果单例对象持有外部对象的引用，那么这个外部对象将不能被jvm正常回收，导致内存泄露
7. 缓存泄漏

内存泄漏的另一个常见来源是缓存，一旦你把对象引用放入到缓存中，他就很容易遗忘，对于这个问题，可以使用 WeakHashMap 代表缓存，此种 Map 的特点是，当除了自身有对 key 的引用外，此 key 没有其他引用那么此 map 会自动丢弃此值

8. 监听器和回调

内存泄漏第三个常见来源是监听器和其他回调，如果客户端在你实现的 API 中注册回调，却没有显示的取消，那么就会积聚。需要确保回调立即被当作垃圾回收的最佳方法是只保存他的弱引用，例如将他们保存成为 WeakHashMap 中的键。

内存泄露解决的原则

1.尽量减少使用静态变量，类的静态变量的生命周期和类同步的。

2.声明对象引用之前，明确内存对象的有效作用域，尽量减小对象的作用域，将类的成员变量改写为方法内的局部变量；

3.减少长生命周期的对象持有短生命周期的引用；

4.使用StringBuilder和StringBuffer进行字符串连接，Sting和StringBuilder以及StringBuffer等都可以代表字符串，其中String字符串代表的是不可变的字符串，后两者表示可变的字符串。如果使用多个String对象进行字符串连接运算，在运行时可能产生大量临时字符串，这些字符串会保存在内存中从而导致程序性能下降。

5.对于不需要使用的对象手动设置null值，不管GC何时会开始清理，我们都应及时的将无用的对象标记为可被清理的对象；

6.各种连接（数据库连接，网络连接，IO连接）操作，务必显示调用close关闭。