java 直接内存作用 java的内存管理机制

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epeppanda 2024-03-05 08:58:51

文章标签 java 直接内存作用 java内存机制内存泄漏 Java JVM 文章分类 Java 后端开发

在写程序的过程中往往会产生一些不易让程序员察觉的内存问题，并且在内存泄漏问题出现的时候，不能快准狠的找到出错的地方，这一点是比较麻烦的。所以了解并掌握java 的内存管理机制以及如何去防止内存泄漏，是一个合个程序员必备的素质，不了解java 内存管理机制的女同学不是好程序员。

现在先贴一些网址，后期再进行总结。

首先我们来看下java 的内存管理机制：

一、java的内存管理机制

关于内存管理机制比较复杂深入的内容，见以下链接，我就不多写了，毕竟大神们已经写得非常详细了：
http://www.importnew.com/21463.html

1.java内存管理

内存分配（在创建java对象时，JVM会在堆内存中为每个对象分配空间）
内存回收（回收java对象—-当一个对象失去引用时，JVM的垃圾回收机制会自动消除它们，并回收所占用的空间）

2.内存的分配

栈内存：存放一些基本类型的变量和对象的引用变量，每个方法被挑用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在JVM中从入栈到出栈的过程
堆内存：存放由new创建的对象和数组，在内存区域唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实力以及数组都要在堆上分配内存。
这里有一个详细讲解的PPT：
https://wenku.baidu.com/view/d77efd2ab8f67c1cfbd6b85d.html

二、java内存泄漏

1.什么是内存泄漏？
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。
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。
同样给出一个 Java 内存泄漏的典型例子:

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，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。

2.Java内存回收机制
不论哪种语言的内存分配方式，都需要返回所分配内存的真实地址，也就是返回一个指针到内存块的首地址。Java中对象是采用new或者反射的方法创建的，这些对象的创建都是在堆（Heap）中分配的，所有对象的回收都是由Java虚拟机通过垃圾回收机制完成的。GC为了能够正确释放对象，会监控每个对象的运行状况，对他们的申请、引用、被引用、赋值等状况进行监控，Java会使用有向图的方法进行管理内存，实时监控对象是否可以达到，如果不可到达，则就将其回收，这样也可以消除引用循环的问题。
在Java语言中，判断一个内存空间是否符合垃圾收集标准有两个：
* 给对象赋予了空值null，以下再没有调用过;
* 给对象赋予了新值，这样重新分配了内存空间。
3.Java内存泄漏引起的原因
内存泄漏是指无用对象（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，从而造成内存空间的浪费称为内存泄漏。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。
Java内存泄漏的根本原因是什么呢？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漏，尽管短生命周期对象已经不再需要，但是因为长生命周期持有它的引用而导致不能被回收，这就是Java中内存泄漏的发生场景。具体主要有如下几大类：
(1)、静态集合类引起内存泄漏：
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。
例如

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
例如：

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漏的一个常见问题，单例对象在初始化后将在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的引用，那么这个对象将不能被JVM正常回收，导致内存泄漏，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.

三、一些问题

1.如何防止java中的内存泄漏问题？

(1).Java中有自回收垃圾机制GC
(2).有些连接比如数据库、IO流等要进行手动.close()方法进行关闭，达到内存操作
GC原理：
垃圾回收机制GC其实就是设置一个根节点，然后在这个程序中，判断变量或者对象是否还属于这个根节点，如果不属于了，则判断为垃圾需要回收，否则就继续保存。Java的垃圾回收机制是Java虚拟机提供的能力，用于在空闲时间以不定时的方式动态回收无任何引用的对象占据的内存空间。
垃圾回收回收的是无任何引用的对象占据的内存空间而不是对象本身。
* System.gc()
* Runtime.getRuntime().gc()
上面的方法调用时用于显式通知JVM可以进行一次垃圾回收，但真正垃圾回收机制具体在什么时间点开始发生动作这同样是不可预料的，这和抢占式的线程在发生作用时的原理一样。