Java虛擬機內(nèi)存溢出與內(nèi)存泄漏的詳解

這篇文章主要講解了Java虛擬機內(nèi)存溢出與內(nèi)存泄漏的詳解，內(nèi)容清晰明了，對此有興趣的小伙伴可以學(xué)習(xí)一下，相信大家閱讀完之后會有幫助。

一、基本概念

內(nèi)存溢出：簡單地說內(nèi)存溢出就是指程序運行過程中申請的內(nèi)存大于系統(tǒng)能夠提供的內(nèi)存，導(dǎo)致無法申請到足夠的內(nèi)存，于是就發(fā)生了內(nèi)存溢出。

內(nèi)存泄漏：內(nèi)存泄漏指程序運行過程中分配內(nèi)存給臨時變量，用完之后卻沒有被GC回收，始終占用著內(nèi)存，既不能被使用也不能分配給其他程序，于是就發(fā)生了內(nèi)存泄漏。

內(nèi)存溢出 out of memory，是指程序在申請內(nèi)存時，沒有足夠的內(nèi)存空間供其使用，出現(xiàn)out of memory；

內(nèi)存泄露 memory leak，是指程序在申請內(nèi)存后，無法釋放已申請的內(nèi)存空間，一次內(nèi)存泄露危害可以忽略，但內(nèi)存泄露堆積后果很嚴(yán)重，無論多少內(nèi)存，遲早會被占光。

memory leak會最終會導(dǎo)致out of memory！

內(nèi)存泄露是指無用對象（不再使用的對象）持續(xù)占有內(nèi)存或無用對象的內(nèi)存得不到及時釋放，從而造成的內(nèi)存空間的浪費稱為內(nèi)存泄露。內(nèi)存泄露有時不嚴(yán)重且不易察覺，這樣開發(fā)者就不知道存在內(nèi)存泄露，但有時也會很嚴(yán)重，會提示你Out of memory。

二、內(nèi)存溢出的常見情況

內(nèi)存溢出有以下幾種常見的情況：

1、java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space (持久帶溢出)

我們知道jvm通過持久帶實現(xiàn)了java虛擬機規(guī)范中的方法區(qū)，而運行時常量池就是保存在方法區(qū)中的，因此發(fā)生這種溢出可能是運行時常量池溢出，或是由于程序中使用了大量的jar或class，使得方法區(qū)中保存的class對象沒有被及時回收或者class信息占用的內(nèi)存超過了配置的大小。

2、java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space (堆溢出)

發(fā)生這種溢出的原因一般是創(chuàng)建的對象太多，在進行垃圾回收之前對象數(shù)量達到了最大堆的容量限制。

解決這個區(qū)域異常的方法一般是通過內(nèi)存映像分析工具對Dump出來的堆轉(zhuǎn)儲快照進行分析，看到底是內(nèi)存溢出還是內(nèi)存泄漏。如果是內(nèi)存泄漏，可進一步通過工具查看泄漏對象到GC Roots的引用鏈，定位出泄漏代碼的位置，修改程序或算法；如果不存在泄漏，就是說內(nèi)存中的對象確實都還必須存活，那就應(yīng)該檢查虛擬機的堆參數(shù)-Xmx(最大堆大小)和-Xms(初始堆大小)，與機器物理內(nèi)存對比看是否可以調(diào)大。

3、虛擬機棧和本地方法棧溢出

如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的最大深度，將拋出StackOverflowError。

如果虛擬機在擴展棧時無法申請到足夠的內(nèi)存空間，則拋出OutOfMemoryError。

三、內(nèi)存泄漏

內(nèi)存泄漏的根本原因是長生命周期的對象持有短生命周期對象的引用，盡管短生命周期的對象已經(jīng)不再需要，但由于長生命周期對象持有它的引用而導(dǎo)致不能被回收。

以發(fā)生的方式來分類，內(nèi)存泄漏可以分為4類：

1、常發(fā)性內(nèi)存泄漏。發(fā)生內(nèi)存泄漏的代碼會被多次執(zhí)行到，每次被執(zhí)行的時候都會導(dǎo)致一塊內(nèi)存泄漏。

2、偶發(fā)性內(nèi)存泄漏。發(fā)生內(nèi)存泄漏的代碼只有在某些特定環(huán)境或操作過程下才會發(fā)生。常發(fā)性和偶發(fā)性是相對的。對于特定的環(huán)境，偶發(fā)性的也許就變成了常發(fā)性的。所以測試環(huán)境和測試方法對檢測內(nèi)存泄漏至關(guān)重要。

3、一次性內(nèi)存泄漏。發(fā)生內(nèi)存泄漏的代碼只會被執(zhí)行一次，或者由于算法上的缺陷，導(dǎo)致總會有一塊僅且一塊內(nèi)存發(fā)生泄漏。比如，在類的構(gòu)造函數(shù)中分配內(nèi)存，在析構(gòu)函數(shù)中卻沒有釋放該內(nèi)存，所以內(nèi)存泄漏只會發(fā)生一次。

4、隱式內(nèi)存泄漏。程序在運行過程中不停的分配內(nèi)存，但是直到結(jié)束的時候才釋放內(nèi)存。嚴(yán)格的說這里并沒有發(fā)生內(nèi)存泄漏，因為最終程序釋放了所有申請的內(nèi)存。但是對于一個服務(wù)器程序，需要運行幾天，幾周甚至幾個月，不及時釋放內(nèi)存也可能導(dǎo)致最終耗盡系統(tǒng)的所有內(nèi)存。所以，我們稱這類內(nèi)存泄漏為隱式內(nèi)存泄漏。

從用戶使用程序的角度來看，內(nèi)存泄漏本身不會產(chǎn)生什么危害，作為一般的用戶，根本感覺不到內(nèi)存泄漏的存在。真正有危害的是內(nèi)存泄漏的堆積，這會最終消耗盡系統(tǒng)所有的內(nèi)存。從這個角度來說，一次性內(nèi)存泄漏并沒有什么危害，因為它不會堆積，而隱式內(nèi)存泄漏危害性則非常大，因為較之于常發(fā)性和偶發(fā)性內(nèi)存泄漏它更難被檢測到。

下面總結(jié)幾種常見的內(nèi)存泄漏：

1、靜態(tài)集合類引起的內(nèi)存泄漏：

像HashMap、Vector等的使用最容易出現(xiàn)內(nèi)存泄露，這些靜態(tài)變量的生命周期和應(yīng)用程序一致，他們所引用的所有的對象Object也不能被釋放，從而造成內(nèi)存泄漏，因為他們也將一直被Vector等引用著。

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

在這個例子中，循環(huán)申請Object 對象，并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），那么Vector 仍然引用該對象，所以這個對象對GC 來說是不可回收的。因此，如果對象加入到Vector 后，還必須從Vector 中刪除，最簡單的方法就是將Vector對象設(shè)置為null。

2、修改HashSet中對象的參數(shù)值，且參數(shù)是計算哈希值的字段

當(dāng)一個對象被存儲到HashSet集合中以后，修改了這個對象中那些參與計算哈希值的字段后，這個對象的哈希值與最初存儲在集合中的就不同了，這種情況下，用contains方法在集合中檢索對象是找不到的，這將會導(dǎo)致無法從HashSet中刪除當(dāng)前對象，造成內(nèi)存泄漏，舉例如下：

public static void main(String[] args){

  Set<Person> set = new HashSet<Person>();
  Person p1 = new Person("張三","1",25);
  Person p2 = new Person("李四","2",26);
  Person p3 = new Person("王五","3",27);
  set.add(p1);
  set.add(p2);
  set.add(p3);
  System.out.println("總共有:"+set.size()+" 個元素!"); //結(jié)果：總共有:3 個元素!
  p3.setAge(2); //修改p3的年齡,此時p3元素對應(yīng)的hashcode值發(fā)生改變
  set.remove(p3); //此時remove不掉，造成內(nèi)存泄漏
  set.add(p3); //重新添加，可以添加成功
  System.out.println("總共有:"+set.size()+" 個元素!"); //結(jié)果：總共有:4 個元素!
  
  for (Person person : set){
    System.out.println(person);
  }
}

3、監(jiān)聽器

在java 編程中，我們都需要和監(jiān)聽器打交道，通常一個應(yīng)用當(dāng)中會用到很多監(jiān)聽器，我們會調(diào)用一個控件的諸如addXXXListener()等方法來增加監(jiān)聽器，但往往在釋放對象的時候卻沒有記住去刪除這些監(jiān)聽器，從而增加了內(nèi)存泄漏的機會。

4、各種連接

比如數(shù)據(jù)庫連接（dataSourse.getConnection()），網(wǎng)絡(luò)連接(socket)和io連接，除非其顯式的調(diào)用了其close() 方法將其連接關(guān)閉，否則是不會自動被GC 回收的。對于Resultset 和Statement 對象可以不進行顯式回收，但Connection 一定要顯式回收，因為Connection 在任何時候都無法自動回收，而Connection一旦回收，Resultset 和Statement 對象就會立即為NULL。但是如果使用連接池，情況就不一樣了，除了要顯式地關(guān)閉連接，還必須顯式地關(guān)閉Resultset Statement 對象（關(guān)閉其中一個，另外一個也會關(guān)閉），否則就會造成大量的Statement 對象無法釋放，從而引起內(nèi)存泄漏。這種情況下一般都會在try里面去連接，在finally里面釋放連接。

5、單例模式

如果單例對象持有外部對象的引用，那么這個外部對象將不能被jvm正常回收，導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

不正確使用單例模式是引起內(nèi)存泄露的一個常見問題，單例對象在被初始化后將在JVM的整個生命周期中存在（以靜態(tài)變量的方式），如果單例對象持有外部對象的引用，那么這個外部對象將不能被jvm正常回收，導(dǎo)致內(nèi)存泄露，考慮下面的例子：

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。想象下如果A是個比較復(fù)雜的對象或者集合類型會發(fā)生什么情況。

避免內(nèi)存泄漏的幾點建議：

1、盡早釋放無用對象的引用。

2、避免在循環(huán)中創(chuàng)建對象。

3、使用字符串處理時避免使用String，應(yīng)使用StringBuffer。

4、盡量少使用靜態(tài)變量，因為靜態(tài)變量存放在永久代，基本不參與垃圾回收。

看完上述內(nèi)容，是不是對Java虛擬機內(nèi)存溢出與內(nèi)存泄漏的詳解有進一步的了解，如果還想學(xué)習(xí)更多內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。