Java内存泄漏

解释

内存泄漏: 存在一些被分配的对象,满足两个特点:

• 对象是可达的:在有向图中,存在通路与之相连.
• 对象是无用的:程序以后不再使用这些对象.

结果：消耗越来越多的内存资源，最终导致OutOfMemoryError。

与C++的区别:

• C++:对象被分配内存空间,却不可达.
• Java:不可达的对象由GC回收.

示例:

Vector v = new Vector(10);
for(int i = 0; i < 10;i++){
    Object o = new Object();
    v.add(o);
    o = null;
}

对象可以分为两种：有引用的对象和无引用的对象。
其中无引用的对象由GC进行回收。
有引用的对象不会被GC回收，即使这些对象不会再被使用。

Java堆泄漏

注：通过-Xms<size>和-Xmx<size>设置堆的最小值和最大值，使得容易的重现堆泄漏。

几种常见的泄漏情景：

存储对象引用的静态域

示例：

// JVM参数设定：-Xms10m -Xmx10m
// 会出现OutOfMemoryError
private Random random = new Random();
public static final ArrayList<Double> list = new ArrayList<>(1000000);
@Test
public void test() throws InterruptedException {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) { // 向static域加入对象
        list.add(random.nextDouble());
    }

    System.gc();
    Thread.sleep(10000); // 使得GC得以执行
}

使用非static域存放对象：

// 不会出现OutOfMemoryError
    @Test
    public void test() throws InterruptedException {
        addelement();
        System.gc();
        Thread.sleep(10000);
    }

    private void addelement(){
        ArrayList<Double> list = new ArrayList<>(1000000); // 使用非static域存储对象
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            list.add(random.nextDouble());
        }
    }

解决对策：

• 谨慎使用static变量，其生命周期与JVM的生命周期相同。
• 谨慎使用集合类，其常常存储大量不会再被使用到的对象引用。

对长字符串使用String.intern()

示例：

@Test
public void test() throws InterruptedException, FileNotFoundException {
    Thread.sleep(15000);
    String str = new Scanner(new File("scr/test.txt"),"UTF-8").useDelimiter("\\A").next();
    str.intern(); // 向字符串常量池中加入长字符串

    System.gc();
    Thread.sleep(16000);
}

解决对策：

• String.intern()方法将字符串存储在永久代空间中，若需要将大量长字符串存入字符串常量池，可通过最大永久代大小来避免异常：-XX:MaxPermSize=<size>。
• 使用Java 8：其中永久代被元空间取代，使用String.intern()不会导致异常。

未关闭的流

// 流在使用后没有被关闭
@Test
public void test() throws IOException {
    String str = "";
    URLConnection conn = new URL("http://norvig.com/big.txt").openConnection();
    BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
    while (br.readLine() != null)
        str += br.readLine();
}

注：未关闭的流会导致两种类型的泄漏

• 底层资源泄漏：文件描述符(file descriptors)，打开的连接(open connections)。
• JVM内存泄漏

解决对策：

• 使用完流后手动关闭。
• 使用Java 8中的自动关闭特性。

// 无需在finally中手动关闭
try (BufferedReader br = new BufferedReader(
  new InputStreamReader(conn.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8))) {
    // ...
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

未关闭的连接

与未关闭的流类似。
一般是连接数据库或FTP后未关闭。

// 连接FTP后未关闭
@Test
public void test() throws IOException {
    URL url = new URL("ftp://speedtest.tele2.net");
    URLConnection urlc = url.openConnection();
    InputStream is = urlc.getInputStream();
    String str = " ";
}

解决对策：

• 使用完连接后手动将连接关闭。

将没有hashCode()和equal()的对象加入到Hashset中

当一个对象没有重写hashCode()和equals()方法时，在向HashSet集合类中添加重复的对象时，其不会忽略到重复的对象。

@Test
public void test(){
    Map<Object, Object> map = System.getProperties();
    while (true){
        map.put(new newObject("key"),"value");
    }
}

// 没有重写equals和hashCode的自定义类
class newObject{
    private String key;
    public newObject(String key){
        this.key = key;
    }
}

解决方法

• 重写equals()和hashCode()方法。
• 或者使用插件lombok。

查找泄漏源

• 打开垃圾收集器的详细日志信息。JVM参数中添加-verbose:gc。
• 使用监控工具(Visual VM)。
• 检查代码。

参考：

• How Memory Leaks Happen in a Java Application