java中內(nèi)存管理關(guān)系及內(nèi)存泄露原理的示例分析

這篇文章主要介紹java中內(nèi)存管理關(guān)系及內(nèi)存泄露原理的示例分析，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

java內(nèi)存管理關(guān)系及內(nèi)存泄露原理

這可能是最近寫的博客中最接近底層的了。閑言少敘，進(jìn)入正題。

java對(duì)象和內(nèi)存的關(guān)系

首先，我們要知道下面幾條真理（自己總結(jié)的）

• 一個(gè)完整的建立對(duì)象流程是 1聲明對(duì)象，2開辟內(nèi)存空間，3將對(duì)象和內(nèi)存空間建立聯(lián)系。

• 一個(gè)對(duì)象只能對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)存空間，一個(gè)內(nèi)存空間可以對(duì)應(yīng)很多對(duì)象

• 回收一個(gè)內(nèi)存空間 。如果，這個(gè)內(nèi)存空間沒有任何一個(gè)對(duì)象和他有聯(lián)系。就可以被回收，或者好幾個(gè)對(duì)象環(huán)形引用，也會(huì)被回收

• 對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行操作的時(shí)候，是先通過 對(duì)象 找到 內(nèi)存空間，然后 對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行操作（讀，寫 改 刪）

這是本人總結(jié)出來的四條經(jīng)驗(yàn)。

特別重要的是，一定要有這種認(rèn)知。不管任何語言，最終都是要物理內(nèi)存上面反映的，對(duì)象 和 內(nèi)存空間 是兩個(gè)不同的個(gè)體。 如果 沒有的話，那么你會(huì)發(fā)現(xiàn) 下面將的都是什么啊！

創(chuàng)建對(duì)象

   Stu one; //只聲明 one對(duì)象 但是沒有分配內(nèi)存空間
        //用new 開辟新的內(nèi)存空間 oneMemory ，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)賦值,并將內(nèi)存空間 oneMemory 與 one對(duì)象建立聯(lián)系。
        one = new Stu("one");
        
        //聲明 two對(duì)象 并開辟內(nèi)存 twoMemory 調(diào)用構(gòu)造函數(shù)賦值,并將內(nèi)存空間 twoMemory與 two對(duì)象建立聯(lián)系
        Stu two = new Stu("two");
        
        //聲明 three對(duì)象， 并找到one 對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 oneMemory。并將 oneMemory與 three 對(duì)象建立聯(lián)系
        Stu three = one;
        
        //此時(shí) 內(nèi)存空間 oneMemory 與兩個(gè)對(duì)象有聯(lián)系。一個(gè)是 one對(duì)象，一個(gè)是three對(duì)象
        System.out.println("three 和 one 是否相等" + (three == one) + " one的哈希值" + one.hashCode() + " three的哈希值" + three.hashCode());

運(yùn)行結(jié)果

我們可以發(fā)現(xiàn)，three對(duì)象 和one對(duì)象 指向的是同一個(gè)內(nèi)存空間oneMemory。這個(gè)不就是符合上面所說的第二個(gè)真理 如果，我們對(duì)one對(duì)象進(jìn)行操作，那么產(chǎn)生的影響，也會(huì)反映到three對(duì)象上。

因?yàn)椋?*他們指向的是同一個(gè)內(nèi)存空間，對(duì)one對(duì)象操作，就是做內(nèi)存空間oneMemory進(jìn)行操作。而three對(duì)象指向的也是oneMemory。這個(gè)符合上面第四條真理。**例子如下

System.out.println("three 對(duì)象的值" + three.getName() + three.hashCode());
        //修改one的值，第一步 找到one對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 oneMemory ， 將內(nèi)存空間oneMemory 中的name值改變
        one.setName("change");
        //讀取three對(duì)象值時(shí)候，先找到three對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間oneMemory，讀取其中的name值
        System.out.println("three 對(duì)象的值" + three.getName() + three.hashCode());

null的作用

長(zhǎng)久以來，我只知道，將一個(gè)值復(fù)制成null，那么他就是空的了。但是 完全不知道，為啥。

還是接著上面的例子，看一段代碼；

 //讀取three對(duì)象值時(shí)候，先找到three對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間oneMemory，讀取其中的name值
        System.out.println("three 對(duì)象的值 before" + three.getName() + three.hashCode());
        /*
         此時(shí) 如果 我們把one 對(duì)象 設(shè)置為null的。 對(duì)內(nèi)存空間 oneMemory 是沒有影響的
         =null的作用是 將one對(duì)象自己本身 對(duì)內(nèi)存空間的聯(lián)系去除，并不會(huì)影響到內(nèi)存空間和其他對(duì)象的聯(lián)系
         */
        one = null;
        System.out.println("three 對(duì)象的值  after" + three.getName() + three.hashCode());

運(yùn)行結(jié)果

我們會(huì)發(fā)現(xiàn) 將one對(duì)象賦值為空后，three對(duì)象還是和先前一樣。以前一直認(rèn)為null，是將對(duì)象和他的內(nèi)存空間清楚。但現(xiàn)在不是！。代碼注釋里面寫的很清楚了。null 并不是清除內(nèi)存空間，他只是把對(duì)象自己本身和內(nèi)存空間的聯(lián)系切斷了

內(nèi)存泄露

如果，你明白了上面。那么內(nèi)存泄露對(duì)你來說也很簡(jiǎn)單了。

再來學(xué)習(xí)一個(gè)新概念

上面這么多呢。在本篇文章里面，你只需要記住 被static關(guān)鍵詞修飾的變量，類，方法的生命周期是伴隨整個(gè)程序的。就是程序活多久，他們就活多久

接下來看代碼

首先，我們定義一個(gè)靜態(tài)集合 staticList ，他是程序一運(yùn)行，就會(huì)被創(chuàng)建好的。程序結(jié)束運(yùn)行了，它才會(huì)被回收。

static List<Stu> staticList = new ArrayList<>();//開辟內(nèi)存空間 listMemory

   System.out.println("three 對(duì)象的值  after" + three.getName() + three.hashCode());
        /*
         內(nèi)存泄露 是長(zhǎng)生命周期的對(duì)象 對(duì)一個(gè)內(nèi)存空間有聯(lián)系，造成內(nèi)存空間沒有辦法被回收
         */
        /*
        將three對(duì)象添加到靜態(tài)集合里面，步驟是這樣的，
        第一步 找到three對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 oneMemory
        第二步 找到 staticList集合對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 listMemory
        第三步 告訴系統(tǒng) staticList集合對(duì)象的部分成員 和內(nèi)存空間 oneMemory 建立聯(lián)系。
         */
        staticList.add(three);
        
        /*
        在這里 即使three對(duì)象已經(jīng)和內(nèi)存空間 oneMemory 沒有聯(lián)系了。
        oneMemory 也不會(huì)被回收，因?yàn)樯厦嬲f了內(nèi)存空間和對(duì)象的關(guān)系是1對(duì)多。
         而回收的條件是 一個(gè)內(nèi)存空間沒有一條和對(duì)象的聯(lián)系才可以回收。
         此時(shí) 內(nèi)存空間 和staticList集合對(duì)象的部分成員 有聯(lián)系，所以 內(nèi)存空間不會(huì)被回收。
         又由于staticList 集合對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間在 靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，是伴隨整個(gè)程序的。所以 在整個(gè)程序生命里面，
         內(nèi)存空間 oneMemory  就得不到 回收。  就是內(nèi)存泄露了。
         */
        three = null;
        System.out.println(staticList.get(0).hashCode());

運(yùn)行結(jié)果

可以看見。在我們將three對(duì)象賦值null切斷和內(nèi)存空間 oneMemory的聯(lián)系后。靜態(tài)集合staticList對(duì)象的部分成員依然和內(nèi)存空間 oneMemory有聯(lián)系。根據(jù)上面第三條所說，因?yàn)閮?nèi)存空間 oneMemory 還是和對(duì)象有聯(lián)系的（staticList）。所以不會(huì)回收oneMemory內(nèi)存空間。又由于staticList是靜態(tài)的，生命和程序一樣長(zhǎng)。 那么在整個(gè)程序周期里面，oneMemory內(nèi)存空間 都不會(huì)被回收。就造成了內(nèi)存泄露。

附上完整的代碼

package com.zfh.test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class JavaMain {
    static List<Stu> staticList = new ArrayList<>();//開辟內(nèi)存空間 listMemory
    public static void main(String[] args) {
        Stu one; //只聲明 one對(duì)象 但是沒有分配內(nèi)存空間
        //用new 開辟新的內(nèi)存空間 oneMemory ，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)賦值,并將內(nèi)存空間 oneMemory 與 one對(duì)象建立聯(lián)系。
        one = new Stu("one");
        //聲明 two對(duì)象 并開辟內(nèi)存 twoMemory 調(diào)用構(gòu)造函數(shù)賦值,并將內(nèi)存空間 twoMemory與 two對(duì)象建立聯(lián)系
        Stu two = new Stu("two");
        //聲明 three對(duì)象， 并找到one 對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 oneMemory。并將 oneMemory與 three 對(duì)象建立聯(lián)系
        Stu three = one;
        //此時(shí) 內(nèi)存空間 oneMemory 與兩個(gè)對(duì)象有聯(lián)系。一個(gè)是 one對(duì)象，一個(gè)是three對(duì)象
        System.out.println("three 和 one 是否相等" + (three == one) + " one的哈希值" + one.hashCode() + " three的哈希值" + three.hashCode());
        System.out.println("three 對(duì)象的值" + three.getName() + three.hashCode());
        //修改one的值，第一步 找到one對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 oneMemory ， 將內(nèi)存空間oneMemory 中的name值改變
        one.setName("change");
        //讀取three對(duì)象值時(shí)候，先找到three對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間oneMemory，讀取其中的name值
        System.out.println("three 對(duì)象的值 before" + three.getName() + three.hashCode());
        /*
         此時(shí) 如果 我們把one 對(duì)象 設(shè)置為null的。 對(duì)內(nèi)存空間 oneMemory 是沒有影響的
         =null的作用是 將one對(duì)象自己本身 對(duì)內(nèi)存空間的聯(lián)系去除，并不會(huì)影響到內(nèi)存空間和其他對(duì)象的聯(lián)系
         */
        one = null;
        System.out.println("three 對(duì)象的值  after" + three.getName() + three.hashCode());
        /*
         內(nèi)存泄露 是長(zhǎng)生命周期的對(duì)象 對(duì)一個(gè)內(nèi)存空間有聯(lián)系，造成內(nèi)存空間沒有辦法被回收
         */
        /*
        將three對(duì)象添加到靜態(tài)集合里面，步驟是這樣的，
        第一步 找到three對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 oneMemory
        第二步 找到 staticList集合對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間 listMemory
        第三步 告訴系統(tǒng) staticList集合對(duì)象的部分成員 和內(nèi)存空間 oneMemory 建立聯(lián)系。
         */
        staticList.add(three);
        /*
        在這里 即使three對(duì)象已經(jīng)和內(nèi)存空間 oneMemory 沒有聯(lián)系了。
        oneMemory 也不會(huì)被回收，因?yàn)樯厦嬲f了內(nèi)存空間和對(duì)象的關(guān)系是1對(duì)多。
         而回收的條件是 一個(gè)內(nèi)存空間沒有一條和對(duì)象的聯(lián)系才可以回收。
         此時(shí) 內(nèi)存空間 和staticList集合對(duì)象的部分成員 有聯(lián)系，所以 內(nèi)存空間不會(huì)被回收。
         又由于staticList 集合對(duì)象聯(lián)系的內(nèi)存空間在 靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，是伴隨整個(gè)程序的。所以 在整個(gè)程序生命里面，
         內(nèi)存空間 oneMemory  就得不到 回收。  就是內(nèi)存泄露了。
         */
        three = null;
        System.out.println(staticList.get(0).hashCode());
    }
}

bean對(duì)象 即Stu

package com.zfh.test;
public class Stu {
  /*  static {
        System.out.println("靜態(tài)代碼塊 我只調(diào)用一次");
    }*/
  
    private String name;
    
  /*  {
        System.out.println("構(gòu)造代碼塊");
    }*/
  
    public Stu(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void sout(){
        System.out.println(this.name+this.hashCode());
    }
    public void printer() {
        System.out.println(Stu.class.hashCode());
    }
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("終結(jié)了");
    }
}

檢測(cè)內(nèi)存泄露的原理

檢測(cè)內(nèi)存泄漏的關(guān)鍵是要能截獲住對(duì)分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存的函數(shù)的調(diào)用。截獲住這兩個(gè)函數(shù)，我們就能跟蹤每一塊內(nèi)存的生命周期，比如，每當(dāng)成功的分配一塊內(nèi)存后，就把它的指針加入一個(gè)全局的list中；每當(dāng)釋放一塊內(nèi)存，再把它的指針從list中刪除。這樣，當(dāng)程序結(jié)束的時(shí)候，list中剩余的指針就是指向那些沒有被釋放的內(nèi)存。這里只是簡(jiǎn)單的描述了檢測(cè)內(nèi)存泄漏的基本原理，詳細(xì)的算法可以參見Steve Maguire的<<Writing Solid Code>>。　　

如果要檢測(cè)堆內(nèi)存的泄漏，那么需要截獲住malloc/realloc/free和new/delete就可以了（其實(shí)new/delete最終也是用malloc/free的，所以只要截獲前面一組即可）。對(duì)于其他的泄漏，可以采用類似的方法，截獲住相應(yīng)的分配和釋放函數(shù)。比如，要檢測(cè)BSTR的泄漏，就需要截獲SysAllocString/SysFreeString；要檢測(cè)HMENU的泄漏，就需要截獲CreateMenu/ DestroyMenu。（有的資源的分配函數(shù)有多個(gè)，釋放函數(shù)只有一個(gè)，比如，SysAllocStringLen也可以用來分配BSTR，這時(shí)就需要截獲多個(gè)分配函數(shù)）。

在Windows平臺(tái)下，檢測(cè)內(nèi)存泄漏的工具常用的一般有三種，MS C-Runtime Library內(nèi)建的檢測(cè)功能；外掛式的檢測(cè)工具，諸如，Purify，BoundsChecker等；利用Windows NT自帶的Performance Monitor。這三種工具各有優(yōu)缺點(diǎn)，MS C-Runtime Library雖然功能上較之外掛式的工具要弱，但是它是免費(fèi)的；Performance Monitor雖然無法標(biāo)示出發(fā)生問題的代碼，但是它能檢測(cè)出隱式的內(nèi)存泄漏的存在，這是其他兩類工具無能為力的地方。

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