內(nèi)容: 出自：ibm:developerworks中國網(wǎng)站 歐陽辰周欣 一 問題的提出Java的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是通過垃圾收集器(Garbage Collection，GC)自動(dòng)管理內(nèi)存的回收，程序員不需要通過調(diào)用函數(shù)來釋放內(nèi)存。因此，很多程序員認(rèn)為Java不存在內(nèi)存泄漏問題，或者認(rèn)為即使有內(nèi)存泄漏也不是程序的責(zé)任，而是GC或JVM的問題。其實(shí)，這種想法是不正確的，因?yàn)镴ava也存在內(nèi)存泄露，但它的表現(xiàn)與C++不同。隨著越來越多的服務(wù)器程序采用Java技術(shù)，例如JSP，Servlet， EJB等，服務(wù)器程序往往長(zhǎng)期運(yùn)行。另外，在很多嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存的總量非常有限。內(nèi)存泄露問題也就變得十分關(guān)鍵，即使每次運(yùn)行少量泄漏，長(zhǎng)期運(yùn)行之后，系統(tǒng)也是面臨崩潰的危險(xiǎn)。二 Java是如何管理內(nèi)存為了判斷Java中是否有內(nèi)存泄露，我們首先必須了解Java是如何管理內(nèi)存的。Java的內(nèi)存管理就是對(duì)象的分配和釋放問題。在Java中，程序員需要通過關(guān)鍵字new為每個(gè)對(duì)象申請(qǐng)內(nèi)存空間 (基本類型除外)，所有的對(duì)象都在堆 (Heap)中分配空間。另外，對(duì)象的釋放是由GC決定和執(zhí)行的。在Java中，內(nèi)存的分配是由程序完成的，而內(nèi)存的釋放是有GC完成的，這種收支兩條線的方法確實(shí)簡(jiǎn)化了程序員的工作。但同時(shí)，它也加重了JVM的工作。這也是Java程序運(yùn)行速度較慢的原因之一。因?yàn)椋珿C為了能夠正確釋放對(duì)象，GC必須監(jiān)控每一個(gè)對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，包括對(duì)象的申請(qǐng)、引用、被引用、賦值等，GC都需要進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)視對(duì)象狀態(tài)是為了更加準(zhǔn)確地、及時(shí)地釋放對(duì)象，而釋放對(duì)象的根本原則就是該對(duì)象不再被引用。為了更好理解GC的工作原理，我們可以將對(duì)象考慮為有向圖的頂點(diǎn)，將引用關(guān)系考慮為圖的有向邊，有向邊從引用者指向被引對(duì)象。另外，每個(gè)線程對(duì)象可以作為一個(gè)圖的起始頂點(diǎn)，例如大多程序從main進(jìn)程開始執(zhí)行，那么該圖就是以main進(jìn)程頂點(diǎn)開始的一棵根樹。在這個(gè)有向圖中，根頂點(diǎn)可達(dá)的對(duì)象都是有效對(duì)象，GC將不回收這些對(duì)象。如果某個(gè)對(duì)象 (連通子圖)與這個(gè)根頂點(diǎn)不可達(dá)(注意，該圖為有向圖)，那么我們認(rèn)為這個(gè)(這些)對(duì)象不再被引用，可以被GC回收。以下，我們舉一個(gè)例子說明如何用有向圖表示內(nèi)存管理。對(duì)于程序的每一個(gè)時(shí)刻，我們都有一個(gè)有向圖表示JVM的內(nèi)存分配情況。以下右圖，就是左邊程序運(yùn)行到第6行的示意圖。Java使用有向圖的方式進(jìn)行內(nèi)存管理，可以消除引用循環(huán)的問題，例如有三個(gè)對(duì)象，相互引用，只要它們和根進(jìn)程不可達(dá)的，那么GC也是可以回收它們的。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是管理內(nèi)存的精度很高，但是效率較低。另外一種常用的內(nèi)存管理技術(shù)是使用計(jì)數(shù)器，例如COM模型采用計(jì)數(shù)器方式管理構(gòu)件，它與有向圖相比，精度行低(很難處理循環(huán)引用的問題)，但執(zhí)行效率很高。三 什么是Java中的內(nèi)存泄露下面，我們就可以描述什么是內(nèi)存泄漏。在Java中，內(nèi)存泄漏就是存在一些被分配的對(duì)象，這些對(duì)象有下面兩個(gè)特點(diǎn)，首先，這些對(duì)象是可達(dá)的，即在有向圖中，存在通路可以與其相連；其次，這些對(duì)象是無用的，即程序以后不會(huì)再使用這些對(duì)象。如果對(duì)象滿足這兩個(gè)條件，這些對(duì)象就可以判定為Java中的內(nèi)存泄漏，這些對(duì)象不會(huì)被GC所回收，然而它卻占用內(nèi)存。在C++中，內(nèi)存泄漏的范圍更大一些。有些對(duì)象被分配了內(nèi)存空間，然后卻不可達(dá)，由于C++中沒有GC，這些內(nèi)存將永遠(yuǎn)收不回來。在Java中，這些不可達(dá)的對(duì)象都由GC負(fù)責(zé)回收，因此程序員不需要考慮這部分的內(nèi)存泄露。通過分析，我們得知，對(duì)于C++，程序員需要自己管理邊和頂點(diǎn)，而對(duì)于Java程序員只需要管理邊就可以了(不需要管理頂點(diǎn)的釋放)。通過這種方式，Java提高了編程的效率。因此，通過以上分析，我們知道在Java中也有內(nèi)存泄漏，但范圍比C++要小一些。因?yàn)镴ava從語言上保證，任何對(duì)象都是可達(dá)的，所有的不可達(dá)對(duì)象都由GC管理。對(duì)于程序員來說，GC基本是透明的，不可見的。雖然，我們只有幾個(gè)函數(shù)可以訪問GC，例如運(yùn)行GC的函數(shù)System.gc()，但是根據(jù)Java語言規(guī)范定義， 該函數(shù)不保證JVM的垃圾收集器一定會(huì)執(zhí)行。因?yàn)椋煌腏VM實(shí)現(xiàn)者可能使用不同的算法管理GC。通常，GC的線程的優(yōu)先級(jí)別較低。JVM調(diào)用GC的策略也有很多種，有的是內(nèi)存使用到達(dá)一定程度時(shí)，GC才開始工作，也有定時(shí)執(zhí)行的，有的是平緩執(zhí)行GC，有的是中斷式執(zhí)行GC。但通常來說，我們不需要關(guān)心這些。除非在一些特定的場(chǎng)合，GC的執(zhí)行影響應(yīng)用程序的性能，例如對(duì)于基于Web的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)游戲等，用戶不希望GC突然中斷應(yīng)用程序執(zhí)行而進(jìn)行垃圾回收，那么我們需要調(diào)整GC的參數(shù)，讓GC能夠通過平緩的方式釋放內(nèi)存，例如將垃圾回收分解為一系列的小步驟執(zhí)行，Sun提供的HotSpot JVM就支持這一特性。下面給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)存泄露的例子。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(jiǎn)單的方法就是將Vector對(duì)象設(shè)置為null。Vector v=new Vector(10);for (int i=1;i