Java虛擬機器記憶體溢位與記憶體洩漏
一、基本概念
記憶體溢位：簡單地說記憶體溢位就是指程式執行過程中申請的記憶體大於系統能夠提供的記憶體，導致無法申請到足夠的記憶體，於是就發生了記憶體溢位。
記憶體洩漏：記憶體洩漏指程式執行過程中分配記憶體給臨時變數，用完之後卻沒有被GC回收，始終佔用著記憶體，既不能被使用也不能分配給其他程式，於是就發生了記憶體洩漏。
記憶體溢位 out of memory，是指程式在申請記憶體時，沒有足夠的記憶體空間供其使用，出現out of memory；
記憶體洩露 memory leak，是指程式在申請記憶體後，無法釋放已申請的記憶體空間，一次記憶體洩露危害可以忽略，但記憶體洩露堆積後果很嚴重，無論多少記憶體，遲早會被佔光。
memory leak會最終會導致out of memory！
記憶體洩露是指無用物件（不再使用的物件）持續佔有記憶體或無用物件的記憶體得不到及時釋放，從而造成的記憶體空間的浪費稱為記憶體洩露。記憶體洩露有時不嚴重且不易察覺，這樣開發者就不知道存在記憶體洩露，但有時也會很嚴重，會提示你Out of memory。
二、記憶體溢位的常見情況
記憶體溢位有以下幾種常見的情況：
1、java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space (持久帶溢位)
我們知道jvm通過持久帶實現了java虛擬機器規範中的方法區，而執行時常量池就是儲存在方法區中的，因此發生這種溢位可能是執行時常量池溢位，或是由於程式中使用了大量的jar或class，使得方法區中儲存的class物件沒有被及時回收或者class資訊佔用的記憶體超過了配置的大小。
2、java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space (堆溢位)
發生這種溢位的原因一般是建立的物件太多，在進行垃圾回收之前物件數量達到了最大堆的容量限制。
解決這個區域異常的方法一般是通過記憶體映像分析工具對Dump出來的堆轉儲快照進行分析，看到底是記憶體溢位還是記憶體洩漏。如果是記憶體洩漏，可進一步通過工具檢視洩漏物件到GC Roots的引用鏈，定位出洩漏程式碼的位置，修改程式或演算法；如果不存在洩漏，就是說記憶體中的物件確實都還必須存活，那就應該檢查虛擬機器的堆引數-Xmx(最大堆大小)和-Xms(初始堆大小)，與機器實體記憶體對比看是否可以調大。
3、虛擬機器棧和本地方法棧溢位
如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的最大深度，將丟擲StackOverflowError。
如果虛擬機器在擴充套件棧時無法申請到足夠的記憶體空間，則丟擲OutOfMemoryError。
三、記憶體洩漏
記憶體洩漏的根本原因是長生命週期的物件持有短生命週期物件的引用，儘管短生命週期的物件已經不再需要，但由於長生命週期物件持有它的引用而導致不能被回收。
以發生的方式來分類，記憶體洩漏可以分為4類：
1、常發性記憶體洩漏。發生記憶體洩漏的程式碼會被多次執行到，每次被執行的時候都會導致一塊記憶體洩漏。
2、偶發性記憶體洩漏。發生記憶體洩漏的程式碼只有在某些特定環境或操作過程下才會發生。常發性和偶發性是相對的。對於特定的環境，偶發性的也許就變成了常發性的。所以測試環境和測試方法對檢測記憶體洩漏至關重要。
3、一次性記憶體洩漏。發生記憶體洩漏的程式碼只會被執行一次，或者由於演算法上的缺陷，導致總會有一塊僅且一塊記憶體發生洩漏。比如，在類的建構函式中分配記憶體，在解構函式中卻沒有釋放該記憶體，所以記憶體洩漏只會發生一次。
4、隱式記憶體洩漏。程式在執行過程中不停的分配記憶體，但是直到結束的時候才釋放記憶體。嚴格的說這裡並沒有發生記憶體洩漏，因為最終程式釋放了所有申請的記憶體。但是對於一個伺服器程式，需要執行幾天，幾周甚至幾個月，不及時釋放記憶體也可能導致最終耗盡系統的所有記憶體。所以，我們稱這類記憶體洩漏為隱式記憶體洩漏。
從使用者使用程式的角度來看，記憶體洩漏本身不會產生什麼危害，作為一般的使用者，根本感覺不到記憶體洩漏的存在。真正有危害的是記憶體洩漏的堆積，這會最終消耗盡系統所有的記憶體。從這個角度來說，一次性記憶體洩漏並沒有什麼危害，因為它不會堆積，而隱式記憶體洩漏危害性則非常大，因為較之於常發性和偶發性記憶體洩漏它更難被檢測到。
下面總結幾種常見的記憶體洩漏：
1、靜態集合類引起的記憶體洩漏：
像HashMap、Vector等的使用最容易出現記憶體洩露，這些靜態變數的生命週期和應用程式一致，他們所引用的所有的物件Object也不能被釋放，從而造成記憶體洩漏，因為他們也將一直被Vector等引用著。
Vector<Object> v=new Vector<Object>(100);
for (int i = 1; i<100; i++)
{
Object o = new Object();
v.add(o);
o = null;
}
在這個例子中，迴圈申請Object 物件，並將所申請的物件放入一個Vector 中，如果僅僅釋放引用本身（o=null），那麼Vector 仍然引用該物件，所以這個物件對GC 來說是不可回收的。因此，如果物件加入到Vector 後，還必須從Vector 中刪除，最簡單的方法就是將Vector物件設定為null。
2、修改HashSet中物件的引數值，且引數是計算雜湊值的欄位
當一個物件被儲存到HashSet集合中以後，修改了這個物件中那些參與計算雜湊值的欄位後，這個物件的雜湊值與最初儲存在集合中的就不同了，這種情況下，用contains方法在集合中檢索物件是找不到的，這將會導致無法從HashSet中刪除當前物件，造成記憶體洩漏，舉例如下：
public static void main(String[] args){
Set<Person> set = new HashSet<Person>();
Person p1 = new Person("張三","1",25);
Person p2 = new Person("李四","2",26);
Person p3 = new Person("王五","3",27);
set.add(p1);
set.add(p2);
set.add(p3);
System.out.println("總共有:"+set.size()+" 個元素!"); //結果：總共有:3 個元素!
p3.setAge(2); //修改p3的年齡,此時p3元素對應的hashcode值發生改變
set.remove(p3); //此時remove不掉，造成記憶體洩漏
set.add(p3); //重新新增，可以新增成功
System.out.println("總共有:"+set.size()+" 個元素!"); //結果：總共有:4 個元素!
for (Person person : set){
System.out.println(person);
}
}
3、監聽器
在java 程式設計中，我們都需要和監聽器打交道，通常一個應用當中會用到很多監聽器，我們會呼叫一個控制元件的諸如addXXXListener()等方法來增加監聽器，但往往在釋放物件的時候卻沒有記住去刪除這些監聽器，從而增加了記憶體洩漏的機會。
4、各種連線
比如資料庫連線（dataSourse.getConnection()），網路連線(socket)和io連線，除非其顯式的呼叫了其close() 方法將其連線關閉，否則是不會自動被GC 回收的。對於Resultset 和Statement 物件可以不進行顯式回收，但Connection 一定要顯式回收，因為Connection 在任何時候都無法自動回收，而Connection一旦回收，Resultset 和Statement 物件就會立即為NULL。但是如果使用連線池，情況就不一樣了，除了要顯式地關閉連線，還必須顯式地關閉Resultset Statement 物件（關閉其中一個，另外一個也會關閉），否則就會造成大量的Statement 物件無法釋放，從而引起記憶體洩漏。這種情況下一般都會在try裡面去連線，在finally裡面釋放連線。
5、單例模式
如果單例物件持有外部物件的引用，那麼這個外部物件將不能被jvm正常回收，導致記憶體洩露。
不正確使用單例模式是引起記憶體洩露的一個常見問題，單例物件在被初始化後將在JVM的整個生命週期中存在（以靜態變數的方式），如果單例物件持有外部物件的引用，那麼這個外部物件將不能被jvm正常回收，導致記憶體洩露，考慮下面的例子：
class A{
public A(){
B.getInstance().setA(this);
}
....
}
//B類採用單例模式
class B{
private A a;
private static B instance=new B();
public B(){}
public static B getInstance(){
return instance;
}
public void setA(A a){
this.a=a;
}
//getter...
}
顯然B採用singleton模式，它持有一個A物件的引用，而這個A類的物件將不能被回收。想象下如果A是個比較複雜的物件或者集合型別會發生什麼情況。
避免記憶體洩漏的幾點建議：
1、儘早釋放無用物件的引用。
2、避免在迴圈中建立物件。
3、使用字串處理時避免使用String，應使用StringBuffer。
4、儘量少使用靜態變數，因為靜態變數存放在永久代，基本不參與垃圾回收。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支援我們。