深入理解Java垃圾回收机制以及内存泄漏

时间:2022-09-03 00:14:27

前言

在segmentfault上看到一个问题:java有完善的GC机制,那么在java中是否会出现内存泄漏的问题,以及能否给出一个内存泄漏的案例。本问题视图给出此问题的完整答案。

垃圾回收机制简介

在程序运行过程中,每创建一个对象都会被分配一定的内存用以存储对象数据。如果只是不停的分配内存,那么程序迟早面临内存不足的问题。所以在任何语言中,都会有一个内存回收机制来释放过期对象的内存,以保证内存能够被重复利用。

内存回收机制按照实现角色的不同可以分为两种,一种是程序员手动实现内存的释放(比如C语言)另一种则是语言内建的内存回收机制比如本文将要介绍的java垃圾回收机制。

Java的垃圾回收机制

在程序的运行时环境中,java虚拟机提供了一个系统级的垃圾回收(GC,Carbage Collection)线程,它负责回收失去引用的对象占用的内存。理解GC的前提是理解一些和垃圾回收相关的概念,下文一一介绍这些概念。

对象在jvm堆区的状态

Java对象的实例存储在jvm的堆区,对于GC线程来说,这些对象有三种状态。

1. 可触及状态:程序中还有变量引用,那么此对象为可触及状态。

2. 可复活状态:当程序中已经没有变量引用这个对象,那么此对象由可触及状态转为可复活状态。CG线程将在一定的时间准备调用此对象的finalize方法(finalize方法继承或重写子Object),finalize方法内的代码有可能将对象转为可触及状态,否则对象转化为不可触及状态。

3. 不可触及状态:只有当对象处于不可触及状态时,GC线程才能回收此对象的内存。

深入理解Java垃圾回收机制以及内存泄漏

 

GC为了能够正确释放对象,必须监控每一个对象的运行状态,包括对象的申请、引用、被引用、赋值等,GC都需要进行监控,所以无论一个对象处于上文中的任何状态GC都会知道。

上文说到,GC线程会在一定的时间执行可复活状态对象的finalize方法,那么何时执行呢?由于不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC,所以在任何时候,开发者无法预料GC线程进行各项操作(包括检测对象状态、释放对象内存、调用对象的finalize方法)的时机。虽然可以通过System.gc()和Runtime.gc()函数提醒GC线程尽快进行垃圾回收操作,但是这也无法保证GC线程马上就会进行相应的回收操作。

内存泄露

内存泄漏指由于错误的设计造成程序未能释放已经不再使用的内存,造成资源浪费。GC会自动清理失去引用的对象所占用的内存。但是,由于程序设计错误而导致某些对象始终被引用,那么将会出现内存泄漏。

比如下面的例子。使用数组实现了一个栈,有入栈和出栈两个操作。

 

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import com.sun.javafx.collections.ElementObservableListDecorator;
import com.sun.swing.internal.plaf.metal.resources.metal_sv;
 
import java.beans.ExceptionListener;
import java.util.EmptyStackException;
 
/**
 * Created by peng on 14-9-21.
 */
public class MyStack {
  private Object[] elements;
  private int Increment = 10;
  private int size = 0;
 
  public MyStack(int size) {
    elements = new Object[size];
  }
 
  //入栈
  public void push(Object o) {
    capacity();
    elements[size++] = o;
  }
 
  //出栈
  public Object pop() {
    if (size == 0)
      throw new EmptyStackException();
    return elements[--size];
  }
 
  //增加栈的容量
  private void capacity() {
    if (elements.length != size)
      return;
    Object[] newArray = new Object[elements.length + Increment];
    System.arraycopy(elements, 0, newArray, 0, size);
  }
 
  public static void main(String[] args) {
    MyStack stack = new MyStack(100);
    for (int i = 0; i < 100; i++)
      stack.push(new Integer(i));
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      System.out.println(stack.pop().toString());
    }
  }
}

这个程序是可用的,支持常用的入栈和出栈操作。但是,有一个问题没有处理好,就是当出栈操作的时候,并没有释放数组中出栈元素的引用,这导致程序将一直保持对这个Object的引用(此object由数组引用),GC永远认为此对象是可触及的,也就更加谈不上释放其内存了。这就是内存泄漏的一个典型案例。针对此,修改后的代码为:

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//出栈
  public Object pop() {
    if (size == 0)
      throw new EmptyStackException();
    Object o = elements[--size];
    elements[size] = null;
    return o;
  }

以上这篇深入理解Java垃圾回收机制以及内存泄漏就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持服务器之家。