Ｊａｖａ內存管理分析

魏遠紅

[摘要]討論內存泄漏的概念，Java語言的內存管理機制，垃圾回收器的原理，結合實際代碼分析Java語言中可能存在的內存泄漏問題，并列舉幾種常見的檢測及防止內存泄漏的方法。

[關鍵詞]Java 垃圾回收 內存泄漏

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0420040－01

一、引言

所謂內存泄漏，是指系統中存在無法回收的內存，有時候會造成內存不足或系統崩潰。關于內存泄露問題，對于c/c++來說，這個應該是比較常見的問題。對于Java語言，由于Java通過垃圾收集器（Garbage Collecti

-On，GC）自動管理內存的回收，程序員不需要通過調用函數來釋放內存。因此，很多程序員認為Java不存在內存泄漏問題，或者認為即使有內存泄漏也不是程序的責任，而是GC或JVM的問題。其實，這種想法是不正確的，因為Java也存在內存泄露，但它的表現與C++不同。隨著越來越多的服務器程序采用Java技術，例如JSP，Servlet，EJB等，服務器程序往往長期運行。另外，在很多嵌入式系統中，內存的總量非常有限。內存泄露問題也就變得十分關鍵，即使每次運行少量泄漏，長期運行之后，系統也是面臨崩潰的危險。

二、Java管理內存的方法

（一）Java垃圾回收器原理

Java的內存管理就是對象的分配和釋放問題。在Java中，程序員需要通過關鍵字new為每個對象申請內存空間 （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決定和執行的。在Java中，內存的分配是由程序完成的，而內存的釋放是有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必須監控每一個對象的運行狀態，包括對象的申請、引用、被引用、賦值等，GC都需要進行監控。

監視對象狀態是為了更加準確地、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。

（二）什么是Java中的內存泄露

下面，我們就可以描述什么是內存泄漏。在Java中，內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中的內存泄漏，這些對象不會被GC所回收，然而它卻占用內存。在C++中，內存泄漏的范圍更大一些。有些對象被分配了內存空間，然后卻不可達，由于C++中沒有GC，這些內存將永遠收不回來。在Java中，這些不可達的對象都由GC負責回收，因此程序員不需要考慮這部分的內存泄露。 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。

三、如何檢測內存泄漏

最后一個重要的問題，就是如何檢測Java的內存泄漏。目前，我們通常使用一些工具來檢查Java程序的內存泄漏問題。市場上已有幾種專業檢查Java內存泄漏的工具，它們的基本工作原理大同小異，都是通過監測Java程序運行時，所有對象的申請、釋放等動作，將內存管理的所有信息進行統計、分析、可視化。開發人員將根據這些信息判斷程序是否有內存泄漏問題。這些工具包括Optimizeit Profiler，JProbe Profiler，JinSight,Rational公司的Purify等。

四、結束語

綜上所述，Java也存在內存泄露問題，其原因主要是一些對象雖然不再被使用，但它們仍然被引用。為了解決這些問題，我們可以通過軟件工具來檢查內存泄露，檢查的主要原理就是暴露出所有堆中的對象，讓程序員尋找那些無用但仍被引用的對象。

參考文獻：

[1]Bruce Eckel著，侯捷譯，Java編程思想，機械工業出版社，1999.

[2]Joshua Bloch著，Effective Java，中國電力出版社，2004.

[3]中國程序員論壇，www.csdn.net.