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Java内存泄露和内存溢出详解

2011-03-04 11:40 239 查看
  下面就开始本篇的内容:

  第一部分 概念

  众所周知,java中的内存由java虚拟机自己去管理的,他不像C++需要自己去释放。笼统地去讲,java的内存分配分为两个部分,一个是数据堆,一个是栈。程序在运行的时候一般分配数据堆,把局部的临时的变量都放进去,生命周期和进程有关系。但是如果程序员声明了static的变量,就直接在栈中运行的,进程销毁了,不一定会销毁static变量。

  另外为了保证java内存不会溢出,java中有垃圾回收机制。 System.gc()即垃圾收集机制是指jvm用于释放那些不再使用的对象所占用的内存。java语言并不要求jvm有gc,也没有规定gc如何工作。垃圾收集的目的在于清除不再使用的对象。gc通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否收集该对象。

  而其中,内存溢出就是你要求分配的java虚拟机内存超出了系统能给你的,系统不能满足需求,于是产生溢出。

  内存泄漏是指你向系统申请分配内存进行使用(new),可是使用完了以后却不归还(delete),结果你申请到的那块内存你自己也不能再访问,该块已分配出来的内存也无法再使用,随着服务器内存的不断消耗,而无法使用的内存越来越多,系统也不能再次将它分配给需要的程序,产生泄露。一直下去,程序也逐渐无内存使用,就会溢出。

  第二部分 原理

  JAVA垃圾回收及对内存区划分

  在Java虚拟机规范中,提及了如下几种类型的内存空间:

  ◇ 栈内存(Stack):每个线程私有的。

  ◇ 堆内存(Heap):所有线程公用的。

  ◇ 方法区(Method Area):有点像以前常说的“进程代码段”,这里面存放了每个加载类的反射信息、类函数的代码、编译时常量等信息。

  ◇ 原生方法栈(Native Method Stack):主要用于JNI中的原生代码,平时很少涉及。

  而Java的使用的是堆内存,java堆是一个运行时数据区,类的实例(对象)从中分配空间。Java虚拟机(JVM)的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象,“垃圾回收”也是主要是和堆内存(Heap)有关。

  垃圾回收的概念就是JAVA虚拟机(JVM)回收那些不再被引用的对象内存的过程。一般我们认为正在被引用的对象状态为“alive”,而没有被应用或者取不到引用属性的对象状态为“dead”。垃圾回收是一个释放处于”dead”状态的对象的内存的过程。而垃圾回收的规则和算法被动态的作用于应用运行当中,自动回收。

  JVM的垃圾回收器采用的是一种分代(generational )回收策略,用较高的频率对年轻的对象(young generation)进行扫描和回收,这种叫做minor collection,而对老对象(old generation)的检查回收频率要低很多,称为major collection。这样就不需要每次GC都将内存中所有对象都检查一遍,这种策略有利于实时观察和回收。

  (Sun JVM 1.3 有两种最基本的内存收集方式:一种称为copying或scavenge,将所有仍然生存的对象搬到另外一块内存后,整块内存就可回收。这种方法有效率,但需要有一定的空闲内存,拷贝也有开销。这种方法用于minor collection。另外一种称为mark-compact,将活着的对象标记出来,然后搬迁到一起连成大块的内存,其他内存就可以回收了。这种方法不需要占用额外的空间,但速度相对慢一些。这种方法用于major collection. )

  一些对象被创建出来只是拥有短暂的生命周期,比如 iterators 和本地变量。另外一些对象被创建是拥有很长的生命周期,比如持久化对象等。

  垃圾回收器的分代策略是把内存区划分为几个代,然后为每个代分配一到多个内存区块。当其中一个代用完了分配给他的内存后,JVM会在分配的内存区内执行一个局部的GC(也可以叫minor collection)操作,为了回收处于“dead”状态的对象所占用的内存。局部GC通常要比Full GC快很多。

JVM定义了两个代,年轻代(yong generation)(有时称为“nursery”托儿所)和老年代(old generation)。年轻代包括 “Eden space(伊甸园)”和两个“survivor spaces”。虚拟内存初始化的时候会把所有对象都分配到 Eden space,并且大部分对象也会在该区域被释放。 当进行 minor GC的时候,VM会把剩下的没有释放的对象从Eden space移动到其中一个survivor spaces当中。此外,VM也会把那些长期存活在survivor spaces 里的对象移动到 老生代的“tenured” space中。当 tenured generation 被填满后,就会产生Full GC,Full GC会相对比较慢因为回收的内容包括了所有的 live状态的对象。pemanet generation这个代包括了所有java虚拟机自身使用的相对比较稳定的数据对象,比如类和对象方法等。

  关于代的划分,可以从下图中获得一个概况:

第三部分 总结

  内存溢出主要是由于代码编写时对某些方法、类应用不合理,或者没有预估到临时对象会占用很大内存量,或者把过多的数据放入JVM缓存,或者性能压力大导致消息堆积而占用内存,以至于在性能测试时,生成庞大数量的临时对象,GC时没有做出有效回收甚至根本就不能回收,造成内存空间不足,内存溢出。

  如果编码之前,对内存使用量进行预估,对放在内存中的数据进行评估,保证有用的信息尽快释放,无用的信息能够被GC回收,这样在一定程度上是可以避免内存溢出问题的。
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