JVM內(nèi)存泄漏問題產(chǎn)生及檢測方案
這里向大家描述一下JVM內(nèi)存泄露的概念和檢測方法,Java的一個重要優(yōu)點就是通過垃圾收集器(GarbageCollection,GC)自動管理內(nèi)存的回收,程序員不需要通過調(diào)用函數(shù)來釋放內(nèi)存。因此,很多程序員認(rèn)為Java不存在JVM內(nèi)存泄漏問題,或者認(rèn)為即使有JVM內(nèi)存泄漏也不是程序的責(zé)任,而是GC或JVM的問題。其實,這種想法是不正確的,因為Java也存在內(nèi)存泄露,但它的表現(xiàn)與C++不同。
JVM內(nèi)存泄漏問題的提出
Java的一個重要優(yōu)點就是通過垃圾收集器(GarbageCollection,GC)自動管理內(nèi)存的回收,程序員不需要通過調(diào)用函數(shù)來釋放內(nèi)存。因此,很多程序員認(rèn)為Java不存在JVM內(nèi)存泄漏問題,或者認(rèn)為即使有JVM內(nèi)存泄漏也不是程序的責(zé)任,而是GC或JVM的問題。其實,這種想法是不正確的,因為Java也存在內(nèi)存泄露,但它的表現(xiàn)與C++不同。
隨著越來越多的服務(wù)器程序采用Java技術(shù),例如JSP,Servlet,EJB等,服務(wù)器程序往往長期運行。另外,在很多嵌入式系統(tǒng)中,內(nèi)存的總量非常有限。JVM內(nèi)存泄露問題也就變得十分關(guān)鍵,即使每次運行少量泄漏,長期運行之后,系統(tǒng)也是面臨崩潰的危險。
什么是Java中的內(nèi)存泄露
下面,我們就可以描述什么是JVM內(nèi)存泄漏。在Java中,JVM內(nèi)存泄漏就是存在一些被分配的對象,這些對象有下面兩個特點,首先,這些對象是可達(dá)的,即在有向圖中,存在通路可以與其相連;其次,這些對象是無用的,即程序以后不會再使用這些對象。如果對象滿足這兩個條件,這些對象就可以判定為Java中的JVM內(nèi)存泄漏,這些對象不會被GC所回收,然而它卻占用內(nèi)存。
在C++中,JVM內(nèi)存泄漏的范圍更大一些。有些對象被分配了內(nèi)存空間,然后卻不可達(dá),由于C++中沒有GC,這些內(nèi)存將永遠(yuǎn)收不回來。在Java中,這些不可達(dá)的對象都由GC負(fù)責(zé)回收,因此程序員不需要考慮這部分的內(nèi)存泄露。
通過分析,我們得知,對于C++,程序員需要自己管理邊和頂點,而對于Java程序員只需要管理邊就可以了(不需要管理頂點的釋放)。通過這種方式,Java提高了編程的效率。
因此,通過以上分析,我們知道在Java中也有JVM內(nèi)存泄漏,但范圍比C++要小一些。因為Java從語言上保證,任何對象都是可達(dá)的,所有的不可達(dá)對象都由GC管理。
對于程序員來說,GC基本是透明的,不可見的。雖然,我們只有幾個函數(shù)可以訪問GC,例如運行GC的函數(shù)System.gc(),但是根據(jù)Java語言規(guī)范定義,該函數(shù)不保證JVM的垃圾收集器一定會執(zhí)行。因為,不同的JVM實現(xiàn)者可能使用不同的算法管理GC。通常,GC的線程的優(yōu)先級別較低。JVM調(diào)用GC的策略也有很多種,有的是內(nèi)存使用到達(dá)一定程度時,GC才開始工作,也有定時執(zhí)行的,有的是平緩執(zhí)行GC,有的是中斷式執(zhí)行GC。但通常來說,我們不需要關(guān)心這些。除非在一些特定的場合,GC的執(zhí)行影響應(yīng)用程序的性能,例如對于基于Web的實時系統(tǒng),如網(wǎng)絡(luò)游戲等,用戶不希望GC突然中斷應(yīng)用程序執(zhí)行而進行垃圾回收,那么我們需要調(diào)整GC的參數(shù),讓GC能夠通過平緩的方式釋放內(nèi)存,例如將垃圾回收分解為一系列的小步驟執(zhí)行,Sun提供的HotSpotJVM就支持這一特性。
下面給出了一個簡單的內(nèi)存泄露的例子。在這個例子中,我們循環(huán)申請Object對象,并將所申請的對象放入一個Vector中,如果我們僅僅釋放引用本身,那么Vector仍然引用該對象,所以這個對象對GC來說是不可回收的。因此,如果對象加入到Vector后,還必須從Vector中刪除,最簡單的方法就是將Vector對象設(shè)置為null。
- Vectorv=newVector(10);
- for(inti=1;i<100;i++)
- {
- Objecto=newObject();
- v.add(o);
- o=null;
- }
//此時,所有的Object對象都沒有被釋放,因為變量v引用這些對象。#p#
如何檢測JVM內(nèi)存泄漏
***一個重要的問題,就是如何檢測Java的JVM內(nèi)存泄漏。目前,我們通常使用一些工具來檢查Java程序的JVM內(nèi)存泄漏問題。市場上已有幾種專業(yè)檢查JavaJVM內(nèi)存泄漏的工具,它們的基本工作原理大同小異,都是通過監(jiān)測Java程序運行時,所有對象的申請、釋放等動作,將內(nèi)存管理的所有信息進行統(tǒng)計、分析、可視化。開發(fā)人員將根據(jù)這些信息判斷程序是否有JVM內(nèi)存泄漏問題。這些工具包括OptimizeitProfiler,JProbeProfiler,JinSight,Rational公司的Purify等。
Optimizeit基本功能和工作原理
OptimizeitProfiler版本4.11支持Application,Applet,Servlet和RomoteApplication四類應(yīng)用,并且可以支持大多數(shù)類型的JVM,包括SUNJDK系列,IBM的JDK系列,和Jbuilder的JVM等。并且,該軟件是由Java編寫,因此它支持多種操作系統(tǒng)。Optimizeit系列還包括ThreadDebugger和CodeCoverage兩個工具,分別用于監(jiān)測運行時的線程狀態(tài)和代碼覆蓋面。
當(dāng)設(shè)置好所有的參數(shù)了,我們就可以在OptimizeIt環(huán)境下運行被測程序,在程序運行過程中,Optimizeit可以監(jiān)視內(nèi)存的使用曲線(如下圖),包括JVM申請的堆(heap)的大小,和實際使用的內(nèi)存大小。另外,在運行過程中,我們可以隨時暫停程序的運行,甚至強行調(diào)用GC,讓GC進行內(nèi)存回收。通過內(nèi)存使用曲線,我們可以整體了解程序使用內(nèi)存的情況。這種監(jiān)測對于長期運行的應(yīng)用程序非常有必要,也很容易發(fā)現(xiàn)JVM內(nèi)存泄露。
在運行過程中,我們還可以從不同視角觀查內(nèi)存的使用情況,Optimizeit提供了四種方式:
◆堆視角。這是一個全面的視角,我們可以了解堆中的所有的對象信息(數(shù)量和種類),并進行統(tǒng)計、排序,過濾。了解相關(guān)對象的變化情況。
◆方法視角。通過方法視角,我們可以得知每一種類的對象,都分配在哪些方法中,以及它們的數(shù)量。
◆對象視角。給定一個對象,通過對象視角,我們可以顯示它的所有出引用和入引用對象,我們可以了解這個對象的所有引用關(guān)系。
◆引用圖。給定一個根,通過引用圖,我們可以顯示從該頂點出發(fā)的所有出引用。
在運行過程中,我們可以隨時觀察內(nèi)存的使用情況,通過這種方式,我們可以很快找到那些長期不被釋放,并且不再使用的對象。我們通過檢查這些對象的生存周期,確認(rèn)其是否為內(nèi)存泄露。在實踐當(dāng)中,尋找內(nèi)存泄露是一件非常麻煩的事情,它需要程序員對整個程序的代碼比較清楚,并且需要豐富的調(diào)試經(jīng)驗,但是這個過程對于很多關(guān)鍵的Java程序都是十分重要的。
JVM內(nèi)存泄漏總結(jié)
綜上所述,Java也存在內(nèi)存泄露問題,其原因主要是一些對象雖然不再被使用,但它們?nèi)匀槐灰?。為了解決這些問題,我們可以通過軟件工具來檢查內(nèi)存泄露,檢查的主要原理就是暴露出所有堆中的對象,讓程序員尋找那些無用但仍被引用的對象。
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