JVM学习-内存泄漏

内存泄漏的理解和分类

• 可达性分析算法来判断对象是否是不再使用的对象，本质都是判断一上对象是否还被引用，对于这种情况下，由于代码的实现不同就会出现很多内存泄漏问题(让JVM误以为此对象还在引用，无法回收，造成内存泄漏)

内存泄漏(memory leak)

• 严格来说，只有对象不会再被程序用到了，但是GC又不能回收他们的情况，叫内存泄漏
  
  • 对象X引用对象Y，X的生命周期比Y的生命周期长
  • 那么当Y生命周期结束的时候，X依然引用着Y，这时候，垃圾回收期是不会回收对象Y的
  • 如果对象X还引用着生命周期比较短的A，B，C，对象A对引用着对象a,b,c，这样可能造成大量无用的对象不能被回收，进而占据了内存资源，造成内存泄漏，直到内存溢出
• 申请了内存用完了不释放，如一共有1024M内存，分配了512M的内存一直不回收，那么可用内存只有512M，仿佛泄露了一部分，通俗讲内存泄漏就是【占着茅坑不拉shi】

内存溢出(out of memory)

• 申请内存时，没有足够的内存可以使用
• 通俗一点讲，一个厕所三个坑，有两个站着茅坑不走(内存泄漏)，剩下一个坑，厕所一示接待压力大，这时一下来了两个人，坑位(内存)不够了，内存泄漏变成内存溢出了
• 内存泄漏和内存溢出的关系，内存泄漏增多，最终导致内存溢出

泄漏分类

• 经常发生：发生内存泄露的代码会被多次执行，每次执行，泄露一块内存
• 偶然发生：在某些特定情况下才会发生
• 一次性：发生内存泄漏的方法只会执行一次
• 隐式泄漏：一直占着内存不释放，直到执行结束，严格的说这个不算内存泄漏，因为最终释放掉了，但如果执行时间特别长，会导致内存耗尽

Java内存泄漏的8种情况

静态集合类

• 静态集合类，如HashMap、LinkedList等，如果这些容器为静态的，那么它们的生命周期与JVM程序一致，则容器中对象在程序结束这前将不能被释放，从而造成内存泄漏，简单而言，长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用，尽管生命周期的对象不再使用，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。

public class MemoryLeak {
    static List list = new ArrayList();
    
    public void oomTests() {
        Object obj = new Object();   //局部变量，方法执行完成后不能被回收，因为被list所持有(list是静态变量，生命周期同类)
        list.add(obj);
    }
}

单例模式

• 单例模式和静态集合导致内存泄漏的原因类似，因为单例的静态特性，它的生命周期和JVM的生命周期一样长，所以如果单例对象如果持有外部对象的引用，那么这个外部对象也不会被回收，那么就会造成内存泄漏。

内部类持有外部类

• 内部类持有外部类，如果一个外部类的实例对象的方法返回一个内部类的实例对象
• 这个内部类对象被长期引用了，即使那个外部类实例对象不再被使用，但由于内部类持有外部类的实例对象，这个外部类对象将不会被垃圾回收，这也会造成内存泄漏

各种连接，如数据库连接，网络连接和IO连接等

• 各种连接，如数据库连接，网络连接和IO连接等
• 在对数据库进行操作的过程中，首先要建立与数据库连接，当不再使用时，需要调用close方法来释放与数据库连接，只有连接被关闭后，垃圾回收器才会回收对应的对象
• 否则，在访问数据库的过程中，对Connection，Statement或ResultSet不显性地关闭，将会造成大量的对象无法被回收，从而引起内存泄漏

public static void main(String[] args) {
  try {
    Connection conn = null;
    Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
    conn = DriverManager.getConnection("url","username","password");
    Statement stmt = conn.createStatement();
    ResultSet rs = stmt.executeQuery("....")
  } catch(Exception e) {  //异常日志
    
  }  finally {
    //①关闭结果集 Statement
    //②关闭声明的对象 ResultSet
    //③关闭连接 Connection
  }
}

变量不合适作用域

• 变量不合理的作用域，一般而言，一个变量的定义的作用范围大于其使用范围，很有可能会造成内存泄漏，另一方面，如果没有及时地把对象设置为null,很有可能导致内存泄漏的定义

public class UsingRandom {
  private String msg;
  public void receiveMsg() {
    msg = readFromNet();  //从网络中接收数据保存到msg中
    saveDB();       //将msg保存到数据库中
  }
}

• 上面伪代码，通过readFromNet方法把接收到的消息保存到变量msg中，然后调用saveDB方法把msg内存保存到数据库，此时msg已经没用了，由于msg的生命周期与对象的生命周期相同，此时msg不能回收，因此造成内存泄漏
• 实际msg变量可以放在receiveMsg方法内部 ，当方法用完，那么msg的生命周期就结束了，此时就可以回收了，另一种方法，使用完msg后，将msg=null,此时垃圾回收器也会回收msg内存空间

改变哈希值

• 当一个对象被存储进HashSet集合中后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段了，否则，对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中的哈希值就不同了，在这种情况下，即使用在contains方法使用该对象的当前引用作为的参数去HashSet集合中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从HashSet集合中单独删除当前对象，造成内存泄漏
• 这也是String设置成不可变类型的原因，可以放心把String存入HashSet，或把String当成HashMap的key值
• 当我们需要把自定义的类保存到散列表时，需要保证对象的hashCode不可变

public class ChangeHashCode1 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Point> hs = new HashSet<>();
        Point cc = new Point();
        cc.setX(10);      //hashCode = 41
        hs.add(cc);
        cc.setX(20);      //hashCode = 51
        System.out.println("hs.remove = " + hs.remove(cc));   // false
        hs.add(cc);
        System.out.println("hs.size = " + hs.size());         //2
    }
}
class Point {
    int x;

    public int getX() {
        return x;
    }

    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + x;
        return result;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }
        if (obj == null) return false;
        if (getClass() != obj.getClass()) return false;
        Point other = (Point) obj;
        if (x != other.x) return false;
        return true;
    }
}
//执行结果
hs.remove = false
hs.size = 2

缓存泄漏

• 一旦对象引用放入缓存中，很容易遗忘，比如，之前项目在一次上线的时候，应用启动奇慢直至夯死，因为代码中会加载一个表中的数据到缓存(内存)中，测试环境只有几百条数据，但是生产环境有几百万的数据。
• 对于这个问题，可以使用WeakHashMap代表缓存，此种Map的特点是，当除了自身有对key的引用外，此key没有其他引用那么此map会自动丢弃此值。

public class MapTest {
    static Map wMap = new WeakHashMap();
    static Map map = new HashMap();
    public static void main(String[] args) {
        init();
        testWeakHashMap();
        testHashMap();
    }
    public static void init() {
        String ref1 = new String("object1");
        String ref2 = new String("object2");
        String ref3 = new String("object3");
        String ref4 = new String("object4");
        wMap.put(ref1,"cacheObject1");
        wMap.put(ref2,"cacheObject2");
        map.put(ref3,"cacheObject3");
        map.put(ref4,"cacheObject4");
        System.out.println("String引用ref1,ref2,ref3,ref4消失");
    }
    public static void testWeakHashMap(){
        System.out.println("WeakHashMap GC前");
        for (Object o : wMap.entrySet()) {
            System.out.println(o);
        }
        try {
            System.gc();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("WeakHashMap GC后");
        for (Object o : wMap.entrySet()) {
            System.out.println(o);
        }
    }
    public static void testHashMap() {
        System.out.println("HashMap GC前");
        for (Object o : map.entrySet()) {
            System.out.println(o);
        }
        try {
            System.gc();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("HashMap GC后");
        for (Object o : map.entrySet()) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
//执行结果
String引用ref1,ref2,ref3,ref4消失
WeakHashMap GC前
object2=cacheObject2
object1=cacheObject1
WeakHashMap GC后
HashMap GC前
object4=cacheObject4
object3=cacheObject3
HashMap GC后
object4=cacheObject4
object3=cacheObject3

监听器和回调

• 如果客户端在你实现API注册回调，却没有显示的取消，就会产生积聚，需要确保回调被当作垃圾回收的最佳方法是只保存它的弱引用，保存成WeakHashMap的键