一文打通java中内存泄露

港控/mmm° 2023-10-09 19:13 24阅读 0赞

**目录**

前置知识

内存泄漏（memory leak）

内存溢出（out of memory）

Java中内存泄露的8种情况

静态集合类

单例模式

内部类持有外部类

各种连接，如数据库连接、网络连接和IO连接等

变量不合理的作用域

改变哈希值

缓存泄露

监听器和其他回调

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### 前置知识 ###

#### 内存泄漏（memory leak） ####

可达性分析算法来判断对象是否是不再使用的对象，本质都是判断一个对象是否还被引用。那么对于这种情况下，由于代码的实现不同就会出现很多种内存泄漏问题（让JVM误以为此对象还在引用中，无法回收，造成内存泄漏）。

> ＞ 是否还被使用？是
> 
> ＞ 是否还被需要？否

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严格来说，只有对象不会再被程序用到了，但是GC又不能回收他们的情况，才叫内存泄漏。但实际情况很多时候一些不太好的实践（或疏忽）会导致对象的生命周期变得很长甚至导致00M，也可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。

如下图，当Y生命周期结束的时候，X依然引用着Y，这时候，垃圾回收期是不会回收对象Y的；如果对象X还引用着生命周期比较短的A、B、C，对象A又引用着对象 a、b、c，这样就可能造成大量无用的对象不能被回收，进而占据了内存资源，造成内存泄漏，直到内存溢出。

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申请了内存用完了不释放，比如一共有1024M的内存，分配了512M的内存一直不回收，那么可以用的内存只有512M了，仿佛泄露掉了一部分。

#### 内存溢出（out of memory） ####

申请内存时，没有足够的内存可以使用；通俗一点儿讲，一个厕所就三个坑，有两个站着茅坑不走的（内存泄漏），剩下最后一个坑，厕所表示接待压力很大，这时候一下子来了两个人，坑位（内存）就不够了，内存泄漏变成内存溢出了。可见，内存泄漏和内存溢出的关系：内存泄漏的增多，最终会导致内存溢出。

**泄漏的分类**

1.  **经常发生：发生内存泄露的代码会被多次执行，每次执行，泄露一块内存；**
2.  **偶然发生：在某些特定情况下才会发生**
3.  **一次性：发生内存泄露的方法只会执行一次；**
4.  **隐式泄漏：一直占着内存不释放，直到执行结束；严格的说这个不算内存泄漏，因为最终释放掉了，但是如果执行时间特别长，也可能会导致内存耗尽。**

### Java中内存泄露的8种情况 ###

#### 静态集合类 ####

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JVM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。

public class MemoryLeak {
        static List list = new ArrayList();
        public void oomTests(){
            Object obj＝new Object();//局部变量
            list.add(obj);
        }
    }

#### 单例模式 ####

单例模式，和静态集合导致内存泄露的原因类似，因为单例的静态特性，它的生命周期和 JVM 的生命周期一样长，所以如果单例对象如果持有外部对象的引用，那么这个外部对象也不会被回收，那么就会造成内存泄漏。

#### 内部类持有外部类 ####

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，这也会造成内存泄漏。

#### 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。

public static void main(String[] args) {
        try{
            Connection conn =null;
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            conn =DriverManager.getConnection("url","","");
            Statement stmt =conn.createStatement();
            ResultSet rs =stmt.executeQuery("....");
        } catch（Exception e）{//异常日志
        } finally {
            // 1．关闭结果集 Statement
            // 2．关闭声明的对象 ResultSet
            // 3．关闭连接 Connection
        }
    }

#### 变量不合理的作用域 ####

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。

#### 改变哈希值 ####

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，造成内存泄漏。

这也是 String 为什么被设置成了不可变类型，我们可以放心地把 String 存入 HashSet，或者把String 当做 HashMap 的 key 值；当我们想把自己定义的类保存到散列表的时候，需要保证对象的 hashCode 不可变。

public class ChangeHashCode {
        public static void main(String[] args) {
            HashSet set = new HashSet();
            Person p1 = new Person(1001, "AA");
            Person p2 = new Person(1002, "BB");
    
            set.add(p1);
            set.add(p2);
    
            p1.name = "CC";//导致了内存的泄漏
            set.remove(p1); //删除失败
    
            System.out.println(set);
    
            set.add(new Person(1001, "CC"));
            System.out.println(set);
    
            set.add(new Person(1001, "AA"));
            System.out.println(set);
    
        }
    }
    
    class Person {
        int id;
        String name;
    
        public Person(int id, String name) {
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o) return true;
            if (!(o instanceof Person)) return false;
    
            Person person = (Person) o;
    
            if (id != person.id) return false;
            return name != null ? name.equals(person.name) : person.name == null;
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
            int result = id;
            result = 31 * result + (name != null ? name.hashCode() : 0);
            return result;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" +
                    "id=" + id +
                    ", name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }

/**
     * 例2
     */
    public class ChangeHashCode1 {
        public static void main(String[] args) {
            HashSet<Point> hs = new HashSet<Point>();
            Point cc = new Point();
            cc.setX(10);//hashCode = 41
            hs.add(cc);
    
            cc.setX(20);//hashCode = 51  此行为导致了内存的泄漏
    
            System.out.println("hs.remove = " + hs.remove(cc));//false
            hs.add(cc);
            System.out.println("hs.size = " + hs.size());//size = 2
    
            System.out.println(hs);
        }
    
    }
    
    class Point {
        int x;
    
        public int getX() {
            return x;
        }
    
        public void setX(int x) {
            this.x = x;
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
            final int prime = 31;
            int result = 1;
            result = prime * result + x;
            return result;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (this == obj) return true;
            if (obj == null) return false;
            if (getClass() != obj.getClass()) return false;
            Point other = (Point) obj;
            if (x != other.x) return false;
            return true;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Point{" +
                    "x=" + x +
                    '}';
        }
    }

#### 缓存泄露 ####

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。比如：之前项目在一次上线的时候，应用启动奇慢直到夯死，就是因为代码中会加载一个表中的数据到缓存（内存）中，测试环境只有几百条数据，但是生产环境有几百万的数据。

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。

public class MapTest {
        static Map wMap = new WeakHashMap();
        static Map map = new HashMap();
    
        public static void main(String[] args) {
            init();
            testWeakHashMap();
            testHashMap();
        }
    
        public static void init() {
            String ref1 = new String("obejct1");
            String ref2 = new String("obejct2");
            String ref3 = new String("obejct3");
            String ref4 = new String("obejct4");
            wMap.put(ref1, "cacheObject1");
            wMap.put(ref2, "cacheObject2");
            map.put(ref3, "cacheObject3");
            map.put(ref4, "cacheObject4");
            System.out.println("String引用ref1，ref2，ref3，ref4 消失");
    
        }
    
        public static void testWeakHashMap() {
            System.out.println("WeakHashMap GC之前");
            for (Object o : wMap.entrySet()) {
                System.out.println(o);
            }
            try {
                System.gc();
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("WeakHashMap GC之后");
            for (Object o : wMap.entrySet()) {
                System.out.println(o);
            }
        }
    
        public static void testHashMap() {
            System.out.println("HashMap GC之前");
            for (Object o : map.entrySet()) {
                System.out.println(o);
            }
            try {
                System.gc();
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("HashMap GC之后");
            for (Object o : map.entrySet()) {
                System.out.println(o);
            }
        }
    
    }

![6a9f8895b66b4e7da77986cf55e4ab78.png][]

上面代码和图示主演演示WeakHashMap如何自动释放缓存对象，当init函数执行完成后，局部变量字符串引用weakd1，weakd2，d1，d2都会消失，此时只有静态map中保存中对字符串对象的引用，可以看到，调用gc之后，HashMap的没有被回收，而WeakHashMap里面的缓存被回收了。

#### 监听器和其他回调 ####

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它的弱引用，例如将他们保存成为WeakHashMap中的键。

[2c2da44365ca464c952a5012f8e664a7.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2c2da44365ca464c952a5012f8e664a7.png
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