我的java學(xué)習(xí)路程

問題的提出

Java的一個重要優(yōu)點就是通過垃圾收集器(Garbage Collection，GC)自動管理內(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，很多程序員認為Java不存在內(nèi)存泄漏問題，或者認為即使有內(nèi)存泄漏也不是程序的責(zé)任，而是GC或JVM的問題。其實，這種想法是不正確的，因為Java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)器程序往往長期運行。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，即使每次運行少量泄漏，長期運行之后，系統(tǒng)也是面臨崩潰的危險。

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為每個對象申請內(nèi)存空間 (基本類型除外)，所有的對象都在堆 (Heap)中分配空間。另外，對象的釋放是由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簡化了程序員的工作。但同時，它也加重了JVM的工作。這也是Java程序運行速度較慢的原因之一。因為，GC為了能夠正確釋放對象，GC必須監(jiān)控每一個對象的運行狀態(tài)，包括對象的申請、引用、被引用、賦值等，GC都需要進行監(jiān)控。

監(jiān)視對象狀態(tài)是為了更加準(zhǔn)確地、及時地釋放對象，而釋放對象的根本原則就是該對象不再被引用。

為了更好理解GC的工作原理，我們可以將對象考慮為有向圖的頂點，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象。另外，每個線程對象可以作為一個圖的起始頂點，例如大多程序從main進程開始執(zhí)行，那么該圖就是以main進程頂點開始的一棵根樹。在這個有向圖中，根頂點可達的對象都是有效對象，GC將不回收這些對象。如果某個對象 (連通子圖)與這個根頂點不可達(注意，該圖為有向圖)，那么我們認為這個(這些)對象不再被引用，可以被GC回收。

以下，我們舉一個例子說明如何用有向圖表示內(nèi)存管理。對于程序的每一個時刻，我們都有一個有向圖表示JVM的內(nèi)存分配情況。以下右圖，就是左邊程序運行到第6行的示意圖。

Java使用有向圖的方式進行內(nèi)存管理，可以消除引用循環(huán)的問題，例如有三個對象，相互引用，只要它們和根進程不可達的，那么GC也是可以回收它們的。這種方式的優(yōu)點是管理內(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)是使用計數(shù)器，例如COM模型采用計數(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。

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象，這些對象有下面兩個特點，首先，這些對象是可達的，即在有向圖中，存在通路可以與其相連；其次，這些對象是無用的，即程序以后不會再使用這些對象。如果對象滿足這兩個條件，這些對象就可以判定為Java中的內(nèi)存泄漏，這些對象不會被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。有些對象被分配了內(nèi)存空間，然后卻不可達，由于C++中沒有GC，這些內(nèi)存將永遠收不回來。在Java中，這些不可達的對象都由GC負責(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，對于C++，程序員需要自己管理邊和頂點，而對于Java程序員只需要管理邊就可以了(不需要管理頂點的釋放)。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。因為Java從語言上保證，任何對象都是可達的，所有的不可達對象都由GC管理。

對于程序員來說，GC基本是透明的，不可見的。雖然，我們只有幾個函數(shù)可以訪問GC，例如運行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執(zhí)行。因為，不同的JVM實現(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)存使用到達一定程度時，GC才開始工作，也有定時執(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合，GC的執(zhí)行影響應(yīng)用程序的性能，例如對于基于Web的實時系統(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。

下面給出了一個簡單的內(nèi)存泄露的例子。在這個例子中，我們循環(huán)申請Object對象，并將所申請的對象放入一個Vector中，如果我們僅僅釋放引用本身，那么Vector仍然引用該對象，所以這個對象對GC來說是不可回收的。因此，如果對象加入到Vector后，還必須從Vector中刪除，最簡單的方法就是將Vector對象設(shè)置為null。

//此時，所有的Object對象都沒有被釋放，因為變量v引用這些對象。