【转载】Java 内存泄漏及避免方法

Posted by X Wang on August 1, 2017 | Viewed times

原文链接: X Wang 翻译: ImportNew.com - strongme 译文链接: http://www.importnew.com/12961.html

Java语言的一个关键的优势就是它的内存管理机制。你只管创建对象,Java的垃圾回收器帮你分配以及回收内存。然而,实际的情况并没有那么简单,因为内存泄漏在Java应用程序中还是时有发生的。

下面就解释下什么是内存泄漏,它为什么会发生,以及我们如何阻止它的发生。

1. 什么是内存泄漏?

内存泄漏的定义:对象已经没有被应用程序使用,但是垃圾回收器没办法移除它们,因为还在被引用着。

要想理解这个定义,我们需要先了解一下对象在内存中的状态。下面的这张图就解释了什么是无用对象以及什么是未被引用对象。

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上面图中可以看出,里面有被引用对象和未被引用对象。未被引用对象会被垃圾回收器回收,而被引用的对象却不会。未被引用的对象当然是不再被使用的对象,因为没有对象再引用它。然而无用对象却不全是未被引用对象。其中还有被引用的。就是这种情况导致了内存泄漏。

2. 为什么会发生内存泄漏?

来先看看下面的例子,为什么会发生内存泄漏。下面这个例子中,A对象引用B对象,A对象的生命周期(t1-t4)比B对象的生命周期(t2-t3)长的多。当B对象没有被应用程序使用之后,A对象仍然在引用着B对象。这样,垃圾回收器就没办法将B对象从内存中移除,从而导致内存问题,因为如果A引用更多这样的对象,那将有更多的未被引用对象存在,并消耗内存空间。

B对象也可能会持有许多其他的对象,那这些对象同样也不会被垃圾回收器回收。所有这些没在使用的对象将持续的消耗之前分配的内存空间。

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3. 如何防止内存泄漏的发生?

下面是几条容易上手的建议,来帮助你防止内存泄漏的发生。

  1. 特别注意一些像HashMap、ArrayList的集合对象,它们经常会引发内存泄漏。当它们被声明为static时,它们的生命周期就会和应用程序一样长。

  2. 特别注意事件监听和回调函数。当一个监听器在使用的时候被注册,但不再使用之后却未被反注册。

  3. “如果一个类自己管理内存,那开发人员就得小心内存泄漏问题了。” 通常一些成员变量引用其他对象,初始化的时候需要置空。

4. 一个小问题:为什么JDK6中的substirng()方法容易导致内存泄漏?

Java 6中substring的实现

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
  if (beginIndex < 0) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
  }
  if (endIndex > count) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
  }
  if (beginIndex > endIndex) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
  }
  return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this :
      new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);
}

上述方法调用的构造方法

//Package private constructor which shares value array for speed.
String(int offset, int count, char value[]) {
  this.value = value;
  this.offset = offset;
  this.count = count;
}

当我们调用字符串a的substring得到字符串b,其实这个操作,无非就是调整了一下b的offset和count,用到的内容还是a之前的value字符数组,并没有重新创建新的专属于b的内容字符数组。

举个和上面重现代码相关的例子,比如我们有一个1G的字符串a,我们使用substring(0,2)得到了一个只有两个字符的字符串b,如果b的生命周期要长于a或者手动设置a为null,当垃圾回收进行后,a被回收掉,b没有回收掉,那么这1G的内存占用依旧存在,因为b持有这1G大小的字符数组的引用。

看到这里,大家应该可以明白上面的代码为什么出现内存溢出了。

共享内容字符数组

其实substring中生成的字符串与原字符串共享内容数组是一个很棒的设计,这样避免了每次进行substring重新进行字符数组复制。正如其文档说明的,共享内容字符数组为了就是速度。但是对于本例中的问题,共享内容字符数组显得有点蹩脚。

如何解决

对于之前比较不常见的1G字符串只截取2个字符的情况可以使用下面的代码,这样的话,就不会持有1G字符串的内容数组引用了。

String littleString = new String(largeString.substring(0,2));

下面的这个构造方法,在源字符串内容数组长度大于字符串长度时,进行数组复制,新的字符串会创建一个只包含源字符串内容的字符数组。

Java 7 实现

在Java 7 中substring的实现抛弃了之前的内容字符数组共享的机制,对于子字符串(自身除外)采用了数组复制实现单个字符串持有自己的应该拥有的内容。

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    if (endIndex > value.length) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    }
    int subLen = endIndex - beginIndex;
    if (subLen < 0) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    }
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
                : new String(value, beginIndex, subLen);
}

substring方法中调用的构造方法,进行内容字符数组复制。

public String(char value[], int offset, int count) {
    if (offset < 0) {
          throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    }
    if (count < 0) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
    }
    // Note: offset or count might be near -1>>>1.
    if (offset > value.length - count) {
      throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
    }
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}

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