Java内存泄露的理解与解决

依赖于引用判断的内存管理机制

Java中对内存对象的访问，使用的是引用的方式。
在Java代码中我们维护一个内存对象的引用变量，通过这个引用变量的值，我们可以访问到对应的内存地址中的内存对象空间。在Java程序中，这个引用变量本身既可以存放堆内存中，又可以放在代码栈的内存中（与基本数据类型相同）。GC线程会从代码栈中的引用变量开始跟踪，从而判定哪些内存是正在使用的。如果GC线程通过这种方式，无法跟踪到某一块堆内存，那么GC就认为这块内存将不再使用了（即代码中已经无法访问这块内存了）。

Java使用有向图的方式进行内存管理，可以消除引用循环的问题，例如有三个对象，相互引用，只要它们和根进程不可达的，那么GC也是可以回收它们的。

这种方式的优点是管理内存的精度很高，但是效率较低。另外一种常用的内存管理技术是使用计数器，例如COM模型采用计数器方式管理构件，它与有向图相比，精度行低(很难处理循环引用的问题)，但执行效率很高。

通过这种有向图的内存管理方式，当一个内存对象失去了所有的引用之后，GC就可以将其回收。反过来说，如果这个对象还存在引用，那么它将不会被GC回收，哪怕是Java虚拟机抛出OutOfMemoryError。

 

内存泄露的两种场景

一般来说内存泄漏有两种情况。一种情况如在C/C++语言中的，在堆中的分配的内存，在没有将其释放掉的时候，就将所有能访问这块内存的方式都删掉（如指针重新赋值），也就是说这块内存区域不可达；
另一种情况则是在内存对象已经不需要的时候，还仍然保留着这块内存和它的访问方式（引用），也就是在有向图中仍然可达，但是对象已经不再需要。

Java中GC会很好的解决第一种情况，但是第二种情况需要我们在编码中注意。

可以将对象考虑为有向图的顶点，将引用关系考虑为图的有向边，有向边从引用者指向被引对象。另外，每个线程对象可以作为一个图的起始顶点，例如大多程序从main进程开始执行，那么该图就是以main进程顶点开始的一棵根树。在这个有向图中，根顶点可达的对象都是有效对象，GC将不回收这些对象。如果某个对象 (连通子图)与这个根顶点不可达(注意，该图为有向图)，那么我们认为这个(这些)对象不再被引用，可以被GC回收。

可以这么理解，对于C++，程序员需要自己管理边和顶点，而对于Java程序员只需要管理边就可以了(不需要管理顶点的释放)。

Java中的内存泄露

在Java中，内存泄漏就是存在一些被分配的对象，这些对象有下面两个特点，首先，这些对象是可达的，即在有向图中，存在通路可以与其相连；

其次，这些对象是无用的，即程序以后不会再使用这些对象。如果对象满足这两个条件，这些对象就可以判定为Java中的内存泄漏，这些对象不会被GC所回收，然而它却占用内存。

一般来说是长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用就很可能发生内存泄露，尽管短生命周期对象已经不再需要，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。

一个典型的内存泄露实例：

Vector v=new Vector(10);
		 for (int i=1;i<100; i++){
			 Object o=new Object();
			 v.add(o);
			 /**
			  * 此时，所有的Object对象都没有被释放，因为变量v引用这些对象
			  */
			 o=null;
			 }

 

我们循环申请Object对象，并将所申请的对象放入一个Vector中，如果我们仅仅释放引用本身，那么Vector仍然引用该对象，所以这个对象对GC来说是不可回收的。

因此，如果对象加入到Vector后，还必须从Vector中删除，最简单的方法就是将Vector对象设置为null。

在Java程序中容易发生内存泄露的场景：

1.集合类，集合类仅仅有添加元素的方法，而没有相应的删除机制，导致内存被占用
这个集合类如果仅仅是局部变量，根本不会造成内存泄露，在方法栈退出后就没有引用了会被jvm正常回收，
而如果这个集合类是全局性的变量（比如类中的静态属性，全局性的map等即有静态引用或final一直指向它），那么没有相应的删除机制，很可能导致集合所占用的内存只增不减，因此提供这样的删除机制或者定期清除策略非常必要。

2.单例模式
不正确使用单例模式是引起内存泄露的一个常见问题，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，考虑下面的例子：

class A{
　　public A(){
　　 B.getInstance().setA(this);
　　}
　　….
　　}

　　

//B类采用单例模式
　　class B{
　　private A a;
　　private static B instance=new B();
　　public B(){}
　　public static B getInstance(){
　　return instance;
　　}
　　public void setA(A a){
　　this.a=a;
　　}
　　//getter…
　　}

显然B采用singleton模式，他持有一个A对象的引用，而这个A类的对象将不能被回收，想象下如果A是个比较大的对象或者集合类型会发生什么情况。
所以在Java开发过程中和代码复审的时候要重点关注那些长生命周期对象：全局性的集合、单例模式的使用、类的static变量等等。
在不使用某对象时，显式地将此对象赋空，遵循谁创建谁释放的原则，减少内存泄漏发生的机会。

Java中的几种引用方式

强引用
在此之前我们介绍的内容中所使用的引用都是强引用，这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空 间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

软引用（SoftReference）
SoftReference 类的一个典型用途就是用于内存敏感的高速缓存。SoftReference 的原理是：在保持对对象的引用时保证在 JVM 报告内存不足情况之前将清除所有的软引用。关键之处在于，垃圾收集器在运行时可能会（也可能不会）释放软可及对象。对象是否被释放取决于垃圾收集器的算法 以及垃圾收集器运行时可用的内存数量。

弱引用（WeakReference）
WeakReference 类的一个典型用途就是规范化映射（canonicalized mapping）。另外，对于那些生存期相对较长而且重新创建的开销也不高的对象来说，弱引用也比较有用。关键之处在于，垃圾收集器运行时如果碰到了弱可及对象，将释放 WeakReference 引用的对象。然而，请注意，垃圾收集器可能要运行多次才能找到并释放弱可及对象。

虚引用（PhantomReference）
PhantomReference 类只能用于跟踪对被引用对象即将进行的收集。同样，它还能用于执行 pre-mortem 清除操作。PhantomReference 必须与 ReferenceQueue 类一起使用。需要 ReferenceQueue 是因为它能够充当通知机制。
当垃圾收集器确定了某个对象是虚可及对象时，PhantomReference 对象就被放在它的 ReferenceQueue 上。将 PhantomReference 对象放在 ReferenceQueue 上也就是一个通知，表明 PhantomReference 对象引用的对象已经结束，可供收集了。