面试官:小伙子,你给我说一下Java中什么情况会导致内存泄漏呢?

概念

内存泄露:指程序中动态分配内存给一些临时对象,但对象不会被GC回收,它始终占用内存,被分配的对象可达但已无用。即无用对象持续占有内存或无用对象的内存得不到及时释放,从而造成的内存空间浪费。

可达性分析算法

JVM使用可达性分析算法判断对象是否存活。

GC Root

通过一系列名为“GC Roots”的对象作为起点,从这些结点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为“引用链(Reference Chain)”,当一个对象到GC Roots没有任何饮用链相连时,则证明此对象是不可用的。

object4、object5、object6虽然有互相判断,但是它们到GC Rootd是不可达的,所以它们将会判定为是可回收对象。

可以作为GC Roots的对象有:

  • 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用的对象;
  • 方法区中的类静态属性引用的对象;
  • 方法区中的常量引用的对象;
  • 本地方法栈中JNI的引用的对象

虽然Java有垃圾收集器帮组实现内存自动管理,虽然GC有效的处理了大部分内存,但是并不能完全保证内存的不泄漏。

内存泄漏

内存泄漏就是堆内存中不再使用的对象无法被垃圾收集器清除掉,因此它们会不必要地存在。这样就导致了内存消耗,降低了系统的性能,最终导致OOM使得进程终止。

内存泄漏的表现:

  • 应用程序长时间连续运行时性能严重下降;
  • 应用程序中的OutOfMemoryError堆错误;
  • 自发且奇怪的应用程序崩溃;
  • 应用程序偶尔会耗尽连接对象;

可能导致内存泄漏的原因:

1. static字段引起的内存泄漏

大量使用static字段会潜在的导致内存泄漏,在Java中,静态字段通常拥有与整个应用程序相匹配的生命周期。

解决办法:最大限度的减少静态变量的使用;单例模式时,依赖于延迟加载对象而不是立即加载的方式(即采用懒汉模式,而不是饿汉模式)

2. 未关闭的资源导致内存泄漏

每当创建连接或者打开流时,JVM都会为这些资源分配内存。如果没有关闭连接,会导致持续占有内存。在任意情况下,资源留下的开放连接都会消耗内存,如果不处理,就会降低性能,甚至OOM。

解决办法:使用finally块关闭资源;关闭资源的代码,不应该有异常;JDK1.7之后,可以使用太try-with-resource块。

3. 不正确的equals()和hashCode()

在HashMap和HashSet这种集合中,常常用到equal()和hashCode()来比较对象,如果重写不合理,将会成为潜在的内存泄漏问题。

解决办法:用最佳的方式重写equals()和hashCode().

4. 引用了外部类的内部类

非静态内部类的初始化,总是需要外部类的实例;默认情况下,每个非静态内部类都包含对其外部类的隐式引用,如果我们在应用程序中使用这个内部类对象,那么即使在我们的外部类对象超出范围后,它也不会被垃圾收集器清除掉。

解决办法:如果内部类不需要访问外部类包含的类成员,可以转换为静态类。

5. finalize方法导致的内存泄漏

重写finalize()方法时,该类的对象不会立即被垃圾收集器收集,如果finalize()方法的代码有问题,那么会潜在的印发OOM;

解决办法:避免重写finalize()方法。

6. 常量字符串造成的内存泄漏

如果我们读取一个很大的String对象,并调用了intern(),那么它将放到字符串池中,位于PermGen中,只要应用程序运行,该字符串就会保留,这就会占用内存,可能造成OOM。(针对JDK1.6及以前,常量池在PermGen永久代中)

解决办法:增加PermGen的大小,-XX:MaxPermSize=512M;JDK1.7以后字符串池转移到了堆中。

intern()方法详解:

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
String str3 = new String("abc");
String str4 = str3.intern();

System.out.println(str1 == str2);
System.out.println(str2 == str3);

System.out.println(str1 == str4);
System.out.println(str3 == str4);

true, false, true, false

intern()方法搜索字符串常量池,如果存在指定的字符串,就返回之;

否则,就将该字符串放入常量池并返回之。

换言之,intern()方法保证每次返回的都是 同一个字符串对象

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
String str3 = new String("abcd");
String str4 = str3.intern();
String str5 = "abcd";

System.out.println(str1 == str2);
System.out.println(str2 == str3);

System.out.println(str1 == str4);
System.out.println(str3 == str4);

System.out.println(str4 == str5);

true
false
false
false
true

为何要使用intern()方法?看看equals方法的源码:

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

可以看到,比较两个字符串的时候,首先比较两个字符串对象是否地址相同,不同再挨个比较字符。这样就大大加快了比较的速度。否则若每次都挨个比较将是非常耗时的。

7. 使用ThreadLocal造成内存泄漏

使用ThreadLocal时,每个线程只要处于存活状态就可保留对其ThreadLocal变量副本的隐式调用,且将保留其自己的副本。使用不当,就会引起内存泄漏。

一旦线程不再存在,该线程的threadLocal对象就应该被垃圾收集,而现在线程的创建都是使用线程池,线程池有线程重用的功能,因此线程就不会被垃圾回收器回收。所以使用到ThreadLocal来保留线程池中的线程的变量副本时,ThreadLocal没有显式地删除时,就会一直保留在内存中,不会被垃圾回收。

解决办法:不再使用ThreadLocal时,调用remove()方法,该方法删除了此变量的当前线程值。不要使用ThreadLocal.set(null),它只是查找与当前线程关联的Map并将键值中这个threadLocal对象所对应的值为null,并没有清除这个键值对。

最后

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