Java垃圾回收机制以及内存泄漏

Java垃圾回收机制以及内存泄漏

 

前言

 

在segmentfault 上看到一个问题：java有完善的GC机制，那么在java中，是否有内存泄漏问题，以及能否给出一个内存泄漏的问题。本问题试图给出此问题的完善答案。

 

垃圾回收机制简介

 

在程序运行中，没创建一个对象，都会被分配一定的内存用以存储对象的数据，那么程序迟早会面临内存不足的问题。所以在任何语言中，都会有一个内存机制来释放过期的内存，以保证内存能够被重复的利用。

内存回收机制按照实现的角色的不同可以分为两种，一种是程序员手动实现内存的释放（比喻C语言），另一种语言则是语言内建立的内存回收机制，比喻本文将要介绍的java垃圾回收机制。

 

Java的垃圾回收机制

 

在程序的运行环境中，java虚拟机提供了一个系统级的垃圾回收（GC、Carbage Collection）线程，它负责回收失去的对象占用的内存。理解GC的前提是理解一些和垃圾回收的概念，下文一一介绍这些概念。

 

对象在JVM堆区的状态

 

Java对象的实例存储在JVM的堆区，对于GC线程来说，这些对象有三个状态：

1. 可触及状态：程序中还有变量引用

2. 可复活状态：当程序中已经没有变量引用这个对象，那么此对象有可触及状态转变为可复活状态。GC线程将在一定的时间准备调用此对象的finalize方法（finalize方法继承或重写子Object），finalize方法的代码有可能将对象转为可触及状态，否则对象将转变为不可触及的状态。

3. 不可触及状态：只有对象处于不可触及状态，GC才能回收此对象的内存。

 

GC为了能够正确释放对象，必须监控每一个对象的状态，包括对象的申请、引用、被引用、赋值等，GC都需要进行监控，所以无论一个对象处于以上任何一个状态GC都会知道。

上文说到，GC线程会在一定的时间执行可复活状态的finalize方法，那么何时执行呢？由于不同的JVM实现着可能使用不同的算法管理GC，所以在任何时候，开发者无法预料GC线程进行的各项操作（检测对象状态、释放对象内存、调用对象的finalize方法）的时机。虽然可以通过System.gc()和Runtime.gc()函数提醒GC线程尽快进行回收操作，但是无法保证GC线程马上就会进行相应的回收操作。

 

内存泄漏

 

内存泄漏是指由于错误的设计造成程序未能释放已经不再使用的内存，造成资源浪费。GC会自动清理失去引用的对象所占的内存。但是，由于程序设计错误而导致某些对象始终被引用，那么将会出现内存泄漏。

比喻有下面的例子，使用数组实现一个栈，有入栈和出栈操作。