深入理解Java垃圾回收机制以及内存泄漏

前言

在segmentfault上看到一个问题：java有完善的gc机制，那么在java中是否会出现内存泄漏的问题，以及能否给出一个内存泄漏的案例。本问题视图给出此问题的完整答案。

垃圾回收机制简介

在程序运行过程中，每创建一个对象都会被分配一定的内存用以存储对象数据。如果只是不停的分配内存，那么程序迟早面临内存不足的问题。所以在任何语言中，都会有一个内存回收机制来释放过期对象的内存，以保证内存能够被重复利用。

内存回收机制按照实现角色的不同可以分为两种，一种是程序员手动实现内存的释放（比如c语言）另一种则是语言内建的内存回收机制比如本文将要介绍的java垃圾回收机制。

java的垃圾回收机制

在程序的运行时环境中，java虚拟机提供了一个系统级的垃圾回收（gc，carbage collection）线程，它负责回收失去引用的对象占用的内存。理解gc的前提是理解一些和垃圾回收相关的概念，下文一一介绍这些概念。

对象在jvm堆区的状态

java对象的实例存储在jvm的堆区，对于gc线程来说，这些对象有三种状态。

1. 可触及状态：程序中还有变量引用，那么此对象为可触及状态。

2. 可复活状态：当程序中已经没有变量引用这个对象，那么此对象由可触及状态转为可复活状态。cg线程将在一定的时间准备调用此对象的finalize方法（finalize方法继承或重写子object），finalize方法内的代码有可能将对象转为可触及状态，否则对象转化为不可触及状态。

3. 不可触及状态：只有当对象处于不可触及状态时，gc线程才能回收此对象的内存。

gc为了能够正确释放对象，必须监控每一个对象的运行状态，包括对象的申请、引用、被引用、赋值等，gc都需要进行监控，所以无论一个对象处于上文中的任何状态gc都会知道。

上文说到，gc线程会在一定的时间执行可复活状态对象的finalize方法，那么何时执行呢？由于不同的jvm实现者可能使用不同的算法管理gc，所以在任何时候，开发者无法预料gc线程进行各项操作（包括检测对象状态、释放对象内存、调用对象的finalize方法）的时机。虽然可以通过system.gc()和runtime.gc()函数提醒gc线程尽快进行垃圾回收操作，但是这也无法保证gc线程马上就会进行相应的回收操作。

内存泄露

内存泄漏指由于错误的设计造成程序未能释放已经不再使用的内存，造成资源浪费。gc会自动清理失去引用的对象所占用的内存。但是，由于程序设计错误而导致某些对象始终被引用，那么将会出现内存泄漏。

比如下面的例子。使用数组实现了一个栈，有入栈和出栈两个操作。

 

import com.sun.javafx.collections.elementobservablelistdecorator;
import com.sun.swing.internal.plaf.metal.resources.metal_sv;

import java.beans.exceptionlistener;
import java.util.emptystackexception;

/**
 * created by peng on 14-9-21.
 */
public class mystack {
  private object[] elements;
  private int increment = 10;
  private int size = 0;

  public mystack(int size) {
    elements = new object[size];
  }

  //入栈
  public void push(object o) {
    capacity();
    elements[size++] = o;
  }

  //出栈
  public object pop() {
    if (size == 0)
      throw new emptystackexception();
    return elements[--size];
  }

  //增加栈的容量
  private void capacity() {
    if (elements.length != size)
      return;
    object[] newarray = new object[elements.length + increment];
    system.arraycopy(elements, 0, newarray, 0, size);
  }

  public static void main(string[] args) {
    mystack stack = new mystack(100);
    for (int i = 0; i < 100; i++)
      stack.push(new integer(i));
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
      system.out.println(stack.pop().tostring());
    }
  }
}

这个程序是可用的，支持常用的入栈和出栈操作。但是，有一个问题没有处理好，就是当出栈操作的时候，并没有释放数组中出栈元素的引用，这导致程序将一直保持对这个object的引用（此object由数组引用）,gc永远认为此对象是可触及的，也就更加谈不上释放其内存了。这就是内存泄漏的一个典型案例。针对此，修改后的代码为：

//出栈
  public object pop() {
    if (size == 0)
      throw new emptystackexception();
    object o = elements[--size];
    elements[size] = null;
    return o;
  }

以上这篇深入理解java垃圾回收机制以及内存泄漏就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。