Ｊａｖａ内存管理分析

魏远红

[摘要]讨论内存泄漏的概念，Java语言的内存管理机制，垃圾回收器的原理，结合实际代码分析Java语言中可能存在的内存泄漏问题，并列举几种常见的检测及防止内存泄漏的方法。

[关键词]Java 垃圾回收 内存泄漏

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0420040－01

一、引言

所谓内存泄漏，是指系统中存在无法回收的内存，有时候会造成内存不足或系统崩溃。关于内存泄露问题，对于c/c++来说，这个应该是比较常见的问题。对于Java语言，由于Java通过垃圾收集器（Garbage Collecti

-On，GC）自动管理内存的回收，程序员不需要通过调用函数来释放内存。因此，很多程序员认为Java不存在内存泄漏问题，或者认为即使有内存泄漏也不是程序的责任，而是GC或JVM的问题。其实，这种想法是不正确的，因为Java也存在内存泄露，但它的表现与C++不同。随着越来越多的服务器程序采用Java技术，例如JSP，Servlet，EJB等，服务器程序往往长期运行。另外，在很多嵌入式系统中，内存的总量非常有限。内存泄露问题也就变得十分关键，即使每次运行少量泄漏，长期运行之后，系统也是面临崩溃的危险。

二、Java管理内存的方法

（一）Java垃圾回收器原理

Java的内存管理就是对象的分配和释放问题。在Java中，程序员需要通过关键字new为每个对象申请内存空间 （基本类型除外），所有的对象都在堆（Heap）中分配空间。另外，对象的释放是由GC决定和执行的。在Java中，内存的分配是由程序完成的，而内存的释放是有GC完成的，这种收支两条线的方法确实简化了程序员的工作。但同时，它也加重了JVM的工作。这也是Java程序运行速度较慢的原因之一。因为，GC为了能够正确释放对象，GC必须监控每一个对象的运行状态，包括对象的申请、引用、被引用、赋值等，GC都需要进行监控。

监视对象状态是为了更加准确地、及时地释放对象，而释放对象的根本原则就是该对象不再被引用。为了更好理解GC的工作原理，我们可以将对象考虑为有向图的顶点，将引用关系考虑为图的有向边，有向边从引用者指向被引对象。另外，每个线程对象可以作为一个图的起始顶点，例如大多程序从main进程开始执行，那么该图就是以main进程顶点开始的一棵根树。在这个有向图中，根顶点可达的对象都是有效对象，GC将不回收这些对象。如果某个对象（连通子图）与这个根顶点不可达（注意，该图为有向图），那么我们认为这个（这些）对象不再被引用，可以被GC回收。

（二）什么是Java中的内存泄露

下面，我们就可以描述什么是内存泄漏。在Java中，内存泄漏就是存在一些被分配的对象，这些对象有下面两个特点，首先，这些对象是可达的，即在有向图中，存在通路可以与其相连；其次，这些对象是无用的，即程序以后不会再使用这些对象。如果对象满足这两个条件，这些对象就可以判定为Java中的内存泄漏，这些对象不会被GC所回收，然而它却占用内存。在C++中，内存泄漏的范围更大一些。有些对象被分配了内存空间，然后却不可达，由于C++中没有GC，这些内存将永远收不回来。在Java中，这些不可达的对象都由GC负责回收，因此程序员不需要考虑这部分的内存泄露。 通过分析，我们得知，对于C++，程序员需要自己管理边和顶点，而对于Java程序员只需要管理边就可以了（不需要管理顶点的释放）。通过这种方式，Java提高了编程的效率。 因此，通过以上分析，我们知道在Java中也有内存泄漏，但范围比C++要小一些。因为Java从语言上保证，任何对象都是可达的，所有的不可达对象都由GC管理。

三、如何检测内存泄漏

最后一个重要的问题，就是如何检测Java的内存泄漏。目前，我们通常使用一些工具来检查Java程序的内存泄漏问题。市场上已有几种专业检查Java内存泄漏的工具，它们的基本工作原理大同小异，都是通过监测Java程序运行时，所有对象的申请、释放等动作，将内存管理的所有信息进行统计、分析、可视化。开发人员将根据这些信息判断程序是否有内存泄漏问题。这些工具包括Optimizeit Profiler，JProbe Profiler，JinSight,Rational公司的Purify等。

四、结束语

综上所述，Java也存在内存泄露问题，其原因主要是一些对象虽然不再被使用，但它们仍然被引用。为了解决这些问题，我们可以通过软件工具来检查内存泄露，检查的主要原理就是暴露出所有堆中的对象，让程序员寻找那些无用但仍被引用的对象。

参考文献：

[1]Bruce Eckel著，侯捷译，Java编程思想，机械工业出版社，1999.

[2]Joshua Bloch著，Effective Java，中国电力出版社，2004.

[3]中国程序员论坛，www.csdn.net.