Java基礎之內存泄漏與溢出詳解

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一、淺析

內存泄露（ memory leak）：是指程序在申請內存後，無法釋放已申請的內存空間，多次內存泄露堆積後果很嚴重，內存遲早會被占光。內存泄漏最終會造成內存溢出。
內存溢出（out of memory） ：是指程序在申請內存時，沒有足夠的內存空間供其使用

JVM中有一下幾種內存空間：

  • 棧內存（Stack）：每個線程私有的。
  • 堆內存（Heap）：所有線程公用的。
  • 方法區（Method Area）：有點像以前常說的“進程代碼段”，這裡面存放瞭每個加載類的反射信息、類函數的代碼、編譯時常量等信息。
  • 原生方法棧（Native Method Stack）：主要用於JNI中的原生代碼，平時很少涉及。

Java的內存回收機制：

Java堆是一個運行時數據區，類的實例(對象)從中分配空間，JVM堆中儲存著正在運行的應用程序所建立的所有對象，“垃圾回收”主要也是和堆有關。

不論哪種語言的內存分配方式，都需要返回所分配內存的真實地址，也就是返回一個指針到內存塊的首地址，Java中對象是采用new或者反射的方法創建的，這些對象的創建都是在堆（Heap）中分配的。

二、Java內存泄露

內存泄露是指當前未被引用的對象持續占用內存導致內存空間的浪費。常見的內存泄漏有以下幾大類：

（1）靜態集合類引起
比如說靜態HashMap、Vector等，這些靜態變量的生命周期和應用程序一致，他們所引用的所有的對象Object也不能被釋放。

Static Vector v = new Vector(10);
for (int i = 1; i<100; i++)
{
Object o = new Object();
v.add(o);
o = null;
}//

如上所示，循環申請Object 對象，並將所申請的對象放入一個Vector 中，如果僅僅釋放引用本身（o=null），那麼Vector 仍然引用該對象，所以這個對象對GC 來說是不可回收的。
必須要降Vector對象設置為null，才能回收這部分占用的內存

（2）當集合裡面的對象屬性被修改後，再調用remove（）方法時不起作用。

主要原因是：set類存儲對象是通過hashcode存儲，如對象屬性被修改，remove方法就不能通過原先的hashcode刪除對象。

public static void main(String[] args)
{
Set<Person> set = new HashSet<Person>();
Person p1 = new Person("唐僧","pwd1",25);
Person p2 = new Person("孫悟空","pwd2",26);
Person p3 = new Person("豬八戒","pwd3",27);
set.add(p1);
set.add(p2);
set.add(p3);
System.out.println("總共有:"+set.size()+" 個元素!"); //結果：總共有:3 個元素!
p3.setAge(2); //修改p3的年齡,此時p3元素對應的hashcode值發生改變,remove是通過hashcode刪除對象

set.remove(p3); //此時remove不掉，造成內存泄漏

set.add(p3); //重新添加，居然添加成功
System.out.println("總共有:"+set.size()+" 個元素!"); //結果：總共有:4 個元素!
for (Person person : set)
{
System.out.println(person);
}
}

（3）監聽器

監聽器調用太多，釋放對象時未刪除監聽器也可能造成內存泄漏

（4）各種連接

數據庫連接（dataSourse.getConnection()），網絡連接(socket)和io連接，除非其顯式的調用瞭其close()方法將其連接關閉，否則是不會自動被GC 回收的。Connection一旦回收，Resultset 和Statement 對象就會立即為NULL

如果使用連接池，Resultset 和Statement 對象也需要顯式的關閉，否則就會造成大量的Statement 對象無法釋放，從而引起內存泄漏，這種情況下一般都會在try裡面去的連接，在finally裡面釋放連接。

（5）單例模式

如果單例對象持有外部對象的引用，那麼這個外部對象將不能被jvm正常回收，就會導致內存泄露。
比如說：

class A{
public A(){
B.getInstance().setA(this);
}
....
}
//B類采用單例模式
class B{
private A a;
private static B instance=new B();
public B(){}
public static B getInstance(){
return instance;
}
public void setA(A a){
this.a=a;
}
//getter...
}

顯然B采用singleton模式，它持有一個A對象的引用，而這個A類的對象將不能被回收

三、Java內存溢出

當內存占有量超過瞭虛擬機的分配的最大值時就會產生內存溢出（JVM裡面分配不出更多的page）
一般出現情況：

  • 加載的圖片太多或圖片過大時
  • 分配特大的數組
  • 內存相應資源過多沒有來不及釋放。

JVM內存模型：

在這裡插入圖片描述

Java應用程序在啟動時會指定所需要的內存大小，它被分割成兩個不同的區域：Heap space（堆空間）和Permgen（永久代）。

（1）JVM Heap堆溢出：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

在JVM中如果98%的時間是用於GC,且可用的Heap size 不足2%的時候將拋出此異常信息。

JVM啟動時會自動設置JVM Heap的值，可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等選項可進行設置，當需要為對象實例分配內存，而堆的內存占用又已經達到-Xmx設置的最大值。將會拋出OutOfMemoryError異常。

解決方法：手動設置JVM Heap（堆）的大小。

（2）PermGen space溢出： java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

PermGen space的全稱是Permanent Generation space，是指內存的永久保存區域。

PermGen space主要是被JVM存放Class和Meta信息的，Class在被Load的時候被放入PermGen space區域，它和存放Instance的Heap區域不同，sun的 GC不會在主程序運行期對PermGen space進行清理，所以如果你的APP會載入很多CLASS的話，就很可能出現PermGen space溢出。一般發生在程序的啟動階段

解決方法： 通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize設置永久代大小即可。

（3）棧溢出： java.lang.StackOverflowError : Thread Stack space

調用構造函數的 “層”太多瞭，以致於把棧區溢出瞭。通俗一點講就是單線程的程序需要的內存太大瞭。 通常遞歸也不要遞歸的層次過多，很容易溢出。

解決方法：

1：修改程序。

2：通過 -Xss: 來設置每個線程的Stack大小即可。

在Java虛擬機規范中，對這個區域規定瞭兩種異常狀況：

  • StackOverflowError異常：啟動一個新線程時，Java虛擬機都會為它分配一個Java棧。Java棧以幀為單位保存線程的運行狀態。當線程調用java方法時，虛擬機壓入一個新的棧幀到該線程的java棧中。隻要這個方法還沒有返回，它就一直存在。如果線程的方法嵌套調用層次太多(如遞歸調用)，隨著java棧中幀的逐漸增多，最終會由於該線程java棧中所有棧幀大小總和大於-Xss設置的值，而產生StackOverflowError內存溢出異常
  • OutOfMemoryError異常：啟動一個新線程時，沒有足夠的內存空間為該線程分配java棧(一個線程java棧的大小由-Xss參數確定)，jvm則拋出OutOfMemoryError異常

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