java內存管理關系及內存泄露原理

這可能是最近寫的博客中最接近底層的了。閑言少敘，進入正題。

java對象和內存的關系

首先，我們要知道下面幾條真理（自己總結的）

• 一個完整的建立對象流程是 1聲明對象，2開辟內存空間，3將對象和內存空間建立聯(lián)系。
• 一個對象只能對應一個內存空間，一個內存空間可以對應很多對象
• 回收一個內存空間 。如果，這個內存空間沒有任何一個對象和他有聯(lián)系。就可以被回收，或者好幾個對象環(huán)形引用，也會被回收
• 對一個對象進行操作的時候，是先通過 對象 找到 內存空間，然后 對內存空間進行操作（讀，寫 改 刪）

這是本人總結出來的四條經(jīng)驗。

特別重要的是，一定要有這種認知。不管任何語言，最終都是要物理內存上面反映的，對象 和 內存空間 是兩個不同的個體。 如果 沒有的話，那么你會發(fā)現(xiàn) 下面將的都是什么啊！

創(chuàng)建對象

     Stu one; //只聲明 one對象 但是沒有分配內存空間
      //用new 開辟新的內存空間 oneMemory ，調用構造函數(shù)賦值,并將內存空間 oneMemory 與 one對象建立聯(lián)系。
      one = new Stu("one");
      
      //聲明 two對象 并開辟內存 twoMemory 調用構造函數(shù)賦值,并將內存空間 twoMemory與 two對象建立聯(lián)系
      Stu two = new Stu("two");
      
      //聲明 three對象， 并找到one 對象聯(lián)系的內存空間 oneMemory。并將 oneMemory與 three 對象建立聯(lián)系
      Stu three = one;
      
      //此時 內存空間 oneMemory 與兩個對象有聯(lián)系。一個是 one對象，一個是three對象
      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());

運行結果

我們可以發(fā)現(xiàn)，three對象 和one對象 指向的是同一個內存空間oneMemory。這個不就是符合上面所說的第二個真理 如果，我們對one對象進行操作，那么產(chǎn)生的影響，也會反映到three對象上。

因為，**他們指向的是同一個內存空間，對one對象操作，就是做內存空間oneMemory進行操作。而three對象指向的也是oneMemory。這個符合上面第四條真理。**例子如下

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

null的作用

長久以來，我只知道，將一個值復制成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對象值時候，先找到three對象聯(lián)系的內存空間oneMemory，讀取其中的name值
      System.out.println("three 對象的值 before" + three.getName() + three.hashCode());
      /*
       此時 如果 我們把one 對象 設置為null的。 對內存空間 oneMemory 是沒有影響的
       =null的作用是 將one對象自己本身 對內存空間的聯(lián)系去除，并不會影響到內存空間和其他對象的聯(lián)系
       */
      one = null;
      System.out.println("three 對象的值  after" + three.getName() + three.hashCode());

運行結果

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

內存泄露

如果，你明白了上面。那么內存泄露對你來說也很簡單了。

再來學習一個新概念

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

接下來看代碼

首先，我們定義一個靜態(tài)集合 staticList ，他是程序一運行，就會被創(chuàng)建好的。程序結束運行了，它才會被回收。

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

     System.out.println("three 對象的值  after" + three.getName() + three.hashCode());
      /*
       內存泄露 是長生命周期的對象 對一個內存空間有聯(lián)系，造成內存空間沒有辦法被回收
       */
      /*
      將three對象添加到靜態(tài)集合里面，步驟是這樣的，
      第一步 找到three對象聯(lián)系的內存空間 oneMemory
      第二步 找到 staticList集合對象聯(lián)系的內存空間 listMemory
      第三步 告訴系統(tǒng) staticList集合對象的部分成員 和內存空間 oneMemory 建立聯(lián)系。
       */
      staticList.add(three);
      
      /*
      在這里 即使three對象已經(jīng)和內存空間 oneMemory 沒有聯(lián)系了。
      oneMemory 也不會被回收，因為上面說了內存空間和對象的關系是1對多。
       而回收的條件是 一個內存空間沒有一條和對象的聯(lián)系才可以回收。
       此時 內存空間 和staticList集合對象的部分成員 有聯(lián)系，所以 內存空間不會被回收。
       又由于staticList 集合對象聯(lián)系的內存空間在 靜態(tài)存儲區(qū)，是伴隨整個程序的。所以 在整個程序生命里面，
       內存空間 oneMemory  就得不到 回收。  就是內存泄露了。
       */
      three = null;
      System.out.println(staticList.get(0).hashCode());

運行結果

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

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<>();//開辟內存空間 listMemory
  public static void main(String[] args) {
      Stu one; //只聲明 one對象 但是沒有分配內存空間
      //用new 開辟新的內存空間 oneMemory ，調用構造函數(shù)賦值,并將內存空間 oneMemory 與 one對象建立聯(lián)系。
      one = new Stu("one");
      //聲明 two對象 并開辟內存 twoMemory 調用構造函數(shù)賦值,并將內存空間 twoMemory與 two對象建立聯(lián)系
      Stu two = new Stu("two");
      //聲明 three對象， 并找到one 對象聯(lián)系的內存空間 oneMemory。并將 oneMemory與 three 對象建立聯(lián)系
      Stu three = one;
      //此時 內存空間 oneMemory 與兩個對象有聯(lián)系。一個是 one對象，一個是three對象
      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 對象的值" + three.getName() + three.hashCode());
      //修改one的值，第一步 找到one對象聯(lián)系的內存空間 oneMemory ， 將內存空間oneMemory 中的name值改變
      one.setName("change");
      //讀取three對象值時候，先找到three對象聯(lián)系的內存空間oneMemory，讀取其中的name值
      System.out.println("three 對象的值 before" + three.getName() + three.hashCode());
      /*
       此時 如果 我們把one 對象 設置為null的。 對內存空間 oneMemory 是沒有影響的
       =null的作用是 將one對象自己本身 對內存空間的聯(lián)系去除，并不會影響到內存空間和其他對象的聯(lián)系
       */
      one = null;
      System.out.println("three 對象的值  after" + three.getName() + three.hashCode());
      /*
       內存泄露 是長生命周期的對象 對一個內存空間有聯(lián)系，造成內存空間沒有辦法被回收
       */
      /*
      將three對象添加到靜態(tài)集合里面，步驟是這樣的，
      第一步 找到three對象聯(lián)系的內存空間 oneMemory
      第二步 找到 staticList集合對象聯(lián)系的內存空間 listMemory
      第三步 告訴系統(tǒng) staticList集合對象的部分成員 和內存空間 oneMemory 建立聯(lián)系。
       */
      staticList.add(three);
      /*
      在這里 即使three對象已經(jīng)和內存空間 oneMemory 沒有聯(lián)系了。
      oneMemory 也不會被回收，因為上面說了內存空間和對象的關系是1對多。
       而回收的條件是 一個內存空間沒有一條和對象的聯(lián)系才可以回收。
       此時 內存空間 和staticList集合對象的部分成員 有聯(lián)系，所以 內存空間不會被回收。
       又由于staticList 集合對象聯(lián)系的內存空間在 靜態(tài)存儲區(qū)，是伴隨整個程序的。所以 在整個程序生命里面，
       內存空間 oneMemory  就得不到 回收。  就是內存泄露了。
       */
      three = null;
      System.out.println(staticList.get(0).hashCode());
  }
}

bean對象 即Stu

package com.zfh.test;
public class Stu {
/*  static {
      System.out.println("靜態(tài)代碼塊 我只調用一次");
  }*/

  private String name;
  
/*  {
      System.out.println("構造代碼塊");
  }*/

  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("終結了");
  }
}

檢測內存泄露的原理

檢測內存泄漏的關鍵是要能截獲住對分配內存和釋放內存的函數(shù)的調用。截獲住這兩個函數(shù)，我們就能跟蹤每一塊內存的生命周期，比如，每當成功的分配一塊內存后，就把它的指針加入一個全局的list中；每當釋放一塊內存，再把它的指針從list中刪除。這樣，當程序結束的時候，list中剩余的指針就是指向那些沒有被釋放的內存。這里只是簡單的描述了檢測內存泄漏的基本原理，詳細的算法可以參見Steve Maguire的<<Writing Solid Code>>。　　

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

在Windows平臺下，檢測內存泄漏的工具常用的一般有三種，MS C-Runtime Library內建的檢測功能；外掛式的檢測工具，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，MS C-Runtime Library雖然功能上較之外掛式的工具要弱，但是它是免費的；Performance Monitor雖然無法標示出發(fā)生問題的代碼，但是它能檢測出隱式的內存泄漏的存在，這是其他兩類工具無能為力的地方。

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持服務器之家。

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