Java是如何管理内存

为了判断Java中是否有内存泄露，我们首先必须了解Java是如何管理内存的。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。

JVM的内存分配情况。以下右图，就是左边程序运行到第6行的示意图。

Java使用有向图的方式进行内存管理，可以消除引用循环的问题，例如有三个对象，相互引用，只要它们和根进程不可达的，那么GC也是可以回收它们的。这种方式的优点是管理内存的精度很高，但是效率较低。另外一种常用的内存管理技术是使用计数器，例如COM模型采用计数器方式管理构件，它与有向图相比，精度行低(很难处理循环引用的问题)，但执行效率很高。

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。

对于程序员来说，GC基本是透明的，不可见的。虽然，我们只有几个函数可以访问GC，例如运行GC的函数System.gc()，但是根据Java语言规范定义， 该函数不保证JVM的垃圾收集器一定会执行。因为，不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC。通常，GC的线程的优先级别较低。JVM调用GC的策略也有很多种，有的是内存使用到达一定程度时，GC才开始工作，也有定时执行的，有的是平缓执行GC，有的是中断式执行GC。但通常来说，我们不需要关心这些。除非在一些特定的场合，GC的执行影响应用程序的性能，例如对于基于Web的实时系统，如网络游戏等，用户不希望GC突然中断应用程序执行而进行垃圾回收，那么我们需要调整GC的参数，让GC能够通过平缓的方式释放内存，例如将垃圾回收分解为一系列的小步骤执行，Sun提供的HotSpot JVM就支持这一特性。

虽然Java自带垃圾回收机制（GC），程序员不需要手动进行内存管理，但是仍然会出现内存泄漏的情况。尽管如此，Java的自动内存管理，比起C/C++，内存泄漏的情况大大减少了。下面总结下什么情况下会发生Java内存泄漏。

静态集合类

在使用Set、Vector、HashMap等集合类的时候需要特别注意，有可能会发生内存泄漏。当这些集合被定义成静态的时候，由于它们的生命周期跟应用程序一样长，这时候，就有可能会发生内存泄漏，看下面代码：

class StaticTest{
    
	private static Vector v = new Vector(10);

    public void init(){
        for (int i = 1; i < 100; i++){
            Object object = new Object();
            v.add(object);
            object = null;
        }
    }
}

在上面的代码中，循环申请了Object对象，并添加到Vector中，然后将对象设置为null，可是这些对象因为被Vector引用着，因此并不能被GC回收，因此造成了内存泄漏。因此，要释放这些对象，还需要被它们从Vector删除，最简单的方法就是将Vector设置为null。

集合里的对象属性值被改变

看以下代码：

public static void main(String[] args){
    Set<Student> set = new HashSet<Student>();
    Student s1 = new Student("Jack");
    Student s2 = new Student("Mary");
    Student s3 = new Student("Eason");

    set.add(s1);
    set.add(s2);
    set.add(s3);

    System.out.println(set.size());//3
    s2.setName("Jackson"); //修改属性，此时s2元素对应的hashcode值发生改变
    set.remove(s2);        // remove不掉，造成内存泄漏
    set.add(s2);           // 添加成功

    System.out.println(set.size());//4
}

在这个例子中，由于对象s2的属性值被改变了，因此不能从set中删除，所以set中会一直保持着s2的引用，不能被回收，造成了内存泄漏。

监听器

在Java中，我们经常会使用到监听器，如对某个控件添加单击监听器addOnClickListener()，但往往释放对象的时候会忘记删除监听器，这就有可能造成内存泄漏。好的方法就是，在释放对象的时候，应该记住释放所有监听器，这就能避免了因为监听器而导致的内存泄漏。

各种连接

Java中的连接包括数据库连接、网络连接和io连接，如果没有显式调用其close()方法，是不会自动关闭的，这些连接就不能被GC回收而导致内存泄漏。一般情况下，在try代码块里创建连接，在finally里释放连接，就能够避免此类内存泄漏。

外部模块的引用

调用外部模块的时候，也应该注意防止内存泄漏。如模块A调用了外部模块B的一个方法，如：

public void register(Object o)

这个方法有可能就使得A模块持有传入对象的引用，这时候需要查看B模块是否提供了去除引用的方法，如unregister()。这种情况容易忽略，而且发生了内存泄漏的话，比较难察觉，应该在编写代码过程中就应该注意此类问题。

单例模式

使用单例模式的时候也有可能导致内存泄漏。因为单例对象初始化后将在JVM的整个生命周期内存在，如果它持有一个外部对象（生命周期比较短）的引用，那么这个外部对象就不能被回收，而导致内存泄漏。如果这个外部对象还持有其它对象的引用，那么内存泄漏会更严重，因此需要特别注意此类情况。这种情况就需要考虑下单例模式的设计会不会有问题，应该怎样保证不会产生内存泄漏问题。