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Java內(nèi)存泄漏問題排查與解決

更新時(shí)間：2022年01月26日 15:16:40 作者：文曉武

大家好，本篇文章主要講的是Java內(nèi)存泄漏問題排查與解決，感興趣的同學(xué)趕快來看一看吧，對(duì)你有幫助的話記得收藏一下

前言

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。。

1. 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。

2. 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，那我們再來看一下內(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。

3. 如何檢測內(nèi)存泄漏

3.1 模擬內(nèi)存泄漏代碼

package com.wenxiaowu.solution;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
/**
 * Java 內(nèi)存泄露模擬
 */
public class TestMemoryLeak {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<SimpleObject> list = new ArrayList<>();
        Runtime run = Runtime.getRuntime();
        int i = 1;
 
        while (true) {
            SimpleObject simpleObject = new SimpleObject();
            list.add(simpleObject);
            simpleObject = null;
 
            if (i++ % 1000 == 0) {
                System.out.print(i + ": 最大內(nèi)存=" + run.maxMemory() / 1024 / 1024 + "M,");
                System.out.print("已分配內(nèi)存=" + run.totalMemory() / 1024 / 1024 + "M,");
                System.out.print("剩余空間內(nèi)存=" + run.freeMemory() / 1024 / 1024 + "M");
                System.out.println("最大可用內(nèi)存=" + (run.maxMemory() - run.totalMemory() + run.freeMemory()) / 1024 / 1024 + "M");
            }
            Thread.sleep(1);
        }
    }
}
 
class SimpleObject {
    // 初始化占用1M內(nèi)存的數(shù)組
    private int[] arr = new int[1024 * 8];
    public int[] getArr() {
        return arr;
    }
}