Java的内存泄漏

Java的一个重要优点就是通过垃圾收集器(Garbage Collection，GC)自动管理内存的回收，程序员不需要通过调用函数来释放内存。

因此，很多程序员认为Java不存在内存泄漏问题，或者认为即使有内存泄漏也不是程序的责任，而是GC或JVM的问题。

其实，这种想法是不正确的，因为Java也存在内存泄露，但它的表现与C++不同。

Java是如何管理内存

为了判断Java中是否有内存泄露，我们首先必须了解Java是如何管理内存的。Java的内存管理就是对象的分配和释放问题。

在Java中，程序员需要通过关键字new为每个对象申请内存空间 (基本类型除外)，所有的对象都在堆 (Heap)中分配空间。

另外，对象的释放是由GC决定和执行的。在Java中，内存的分配是由程序完成的，

而内存的释放是有GC完成的，这种收支两条线的方法确实简化了程序员的工作。但同时，它也加重了JVM的工作。

这也是Java程序运行速度较慢的原因之一。因为，GC为了能够正确释放对象，

GC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。

监视对象状态是为了更加准确地、及时地释放对象，而释放对象的根本原则就是该对象不再被引用。

为了更好理解GC的工作原理，我们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。以下，我们举一个例子说明如何用有向图表示内存管理。

对于程序的每一个时刻，我们都有一个有向图表示JVM的内存分配情况。以下右图，就是左边程序运行到第6行的示意图。

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。

什么是Java中的内存泄露

下面，我们就可以描述什么是内存泄漏。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。

在C++中，内存泄漏的范围更大一些。

有些对象被分配了内存空间，然后却不可达，由于C++中没有GC，这些内存将永远收不回来。在Java中，

这些不可达的对象都由GC负责回收，因此程序员不需要考虑这部分的内存泄露。

通过分析，我们得知，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)。通过这种方式，Java提高了编程的效率。

因此，通过以上分析，我们知道在Java中也有内存泄漏，但范围比C++要小一些。因为Java从语言上保证，任何对象都是

可达的，所有的不可达对象都由GC管理。对于程序员来说，GC基本是透明的，不可见的。虽然，我们只有几个函数可以

访问GC，例如运行GC的函数System.gc()，但是根据Java语言规范定义， 该函数不保证JVM的垃圾收集器一定会执行。

因为，不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC。通常，GC的线程的优先级别较低。

JVM调用GC的策略也有很多种，有的是内存使用到达一定程度时，GC才开始工作，也有定时执行的，有的是平缓执行GC，

有的是中断式执行GC。

但通常来说，我们不需要关心这些。除非在一些特定的场合，GC的执行影响应用程序的性能，例如对于基于Web的实时系统，

如网络游戏等，

用户不希望GC突然中断应用程序执行而进行垃圾回收，那么我们需要调整GC的参数，让GC能够通过平缓的方式释放内存，

例如将垃圾回收分解为一系列的小步骤执行，Sun提供的HotSpot JVM就支持这一特性。

下面给出了一个简单的内存泄露的例子。在这个例子中，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。

Vector v=new Vector(10);
for (int i=1;i<100; i++)
{
	Object o=new Object();
	v.add(o);
	o=null;	
}

//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。

二、Java内存泄露引起原因 
首先，什么是内存泄露？经常听人谈起内存泄露，但要问什么是内存泄露，没几个说得清楚。内存泄露是指无用对象（不再使用的对象）

持续占有内存或无用对象的内存得不到及时释放，从而造成的内存空间的浪费称为内存泄露。内存泄露有时不严重且不易察觉，

这样开发者就不知道存在内存泄露，但有时也会很严重，会提示你Out of memory。

那么，Java内存泄露根本原因是什么呢？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，这就是java中内存泄露的发生场景。具体主要有如下几大类： 

1、静态集合类引起内存泄露： 
像HashMap、Vector等的使用最容易出现内存泄露，这些静态变量的生命周期和应用程序一致，他们所引用的所有的对象Object也不能

被释放，因为他们也将一直被Vector等引用着。 

例: 
Static Vector v = new Vector(10); 
for (int i = 1; i<100; i++) 
{ 
Object o = new Object(); 
v.add(o); 
o = null; 
}// 
在这个例子中，循环申请Object 对象，并将所申请的对象放入一个Vector 中，如果仅仅释放引用本身（o=null），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。

2、当集合里面的对象属性被修改后，再调用remove（）方法时不起作用。

例： 
public static void main(String[] args) 
{ 
Set<Person> set = new HashSet<Person>(); 
Person p1 = new Person("唐僧","pwd1",25); 
Person p2 = new Person("孙悟空","pwd2",26); 
Person p3 = new Person("猪八戒","pwd3",27); 
set.add(p1); 
set.add(p2); 
set.add(p3); 
System.out.println("总共有:"+set.size()+" 个元素!"); //结果：总共有:3 个元素! 
p3.setAge(2); //修改p3的年龄,此时p3元素对应的hashcode值发生改变 

set.remove(p3); //此时remove不掉，造成内存泄漏

set.add(p3); //重新添加，居然添加成功 
System.out.println("总共有:"+set.size()+" 个元素!"); //结果：总共有:4 个元素! 
for (Person person : set) 
{ 
System.out.println(person); 
} 
}

3、监听器 
在java 编程中，我们都需要和监听器打交道，通常一个应用当中会用到很多监听器，我们会调用一个控件的

诸如addXXXListener()等方法来增加监听器，但往往在释放对象的时候却没有记住去删除这些监听器，

从而增加了内存泄漏的机会。

4、各种连接 
比如数据库连接（dataSourse.getConnection()），网络连接(socket)和io连接，除非其显式的调用了其close（）

方法将其连接关闭，否则是不会自动被GC 回收的。对于Resultset 和Statement 对象可以不进行显式回收，

但Connection 一定要显式回收，因为Connection 在任何时候都无法自动回收，而Connection一旦回收，

Resultset 和Statement 对象就会立即为NULL。但是如果使用连接池，情况就不一样了，除了要显式地关闭连接，

还必须显式地关闭Resultset Statement 对象（关闭其中一个，另外一个也会关闭），否则就会造成大量的

Statement 对象无法释放，从而引起内存泄漏。这种情况下一般都会在try里面去的连接，在finally里面释放连接。

5、内部类和外部模块等的引用 
内部类的引用是比较容易遗忘的一种，而且一旦没释放可能导致一系列的后继类对象没有释放。此外程序员还要小心

外部模块不经意的引用，例如程序员A 负责A 模块，调用了B 模块的一个方法如： 

public void registerMsg(Object b); 
这种调用就要非常小心了，传入了一个对象，很可能模块B就保持了对该对象的引用，这时候就需要注意模块B 是否

提供相应的操作去除引用。

6、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，它持有一个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是个比较复杂的对象或者

集合类型会发生什么情况

如何检测内存泄漏

最后一个重要的问题，就是如何检测Java的内存泄漏。目前，我们通常使用一些工具来检查Java程序的内存泄漏问题。

市场上已有几种专业检查Java内存泄漏的工具，它们的基本工作原理大同小异，都是通过监测Java程序运行时，

所有对象的申请、释放等动作，将内存管理的所有信息进行统计、分析、可视化。

开发人员将根据这些信息判断程序是否有内存泄漏问题。这些工具包括Optimizeit Profiler，JProbe Profiler，JinSight , Rational 

公司的Purify等. 如果发现Java应用程序占用的内存出现了泄露的迹象，那么我们一般采用下面的步骤分析

1. 把Java应用程序使用的heap dump下来
2. 使用Java heap分析工具，找出内存占用超出预期（一般是因为数量太多）的嫌疑对象
3. 必要时，需要分析嫌疑对象和其他对象的引用关系。
4. 查看程序的源代码，找出嫌疑对象数量过多的原因。

dump heap

     如果Java应用程序出现了内存泄露，千万别着急着把应用杀掉，而是要保存现场。如果是互联网应用，可以把流量切到其他服务器。

保存现场的目的就是为了把 运行中JVM的heap dump下来。

     JDK自带的jmap工具，可以做这件事情。它的执行方法是：

Java代码   

1. jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>  

 

    format=b的含义是，dump出来的文件时二进制格式。

    file-heap.bin的含义是，dump出来的文件名是heap.bin。

    <pid>就是JVM的进程号。

    （在linux下）先执行ps aux | grep java，找到JVM的pid；然后再执行jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>，

得到heap dump文件。

analyze heap

 

    将二进制的heap dump文件解析成human-readable的信息，自然是需要专业工具的帮助，这里推荐Memory Analyzer 。

 

    Memory Analyzer，简称MAT，是Eclipse基金会的开源项目，由SAP和IBM捐助。巨头公司出品的软件还是很中用的，MAT可以

分析包含数亿级对 象的heap、快速计算每个对象占用的内存大小、对象之间的引用关系、自动检测内存泄露的嫌疑对象，功能强大，

而且界面友好易用。

 

    MAT的界面基于Eclipse开发，以两种形式发布：Eclipse插件和Eclipe RCP。MAT的分析结果以图片和报表的形式提供，一目了然。

总之个人还是非常喜欢这个工具的。下面先贴两张官方的screenshots：

下面一篇将转一篇实战的不错的文章来说明该方法。