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聊聊Java中引用类型-引用类型应用与内存泄漏

六点A君

共 1344字，需浏览 3分钟

 ·

2022-01-04 22:00

本文将接着上一篇文章内容，聊聊Java中引用使用以及可能产生的内存泄漏。

Java程序员是幸福的，不用过多考虑内存申请和释放，Jvm在Java与C++之间构建一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的高墙，是的Java程序员能全身心投入到实际开发当中，是否会有墙外面人想进去，墙里面的人却想出来呢？

内存溢出和内存泄漏：

  • 内存溢出：俗称OOM，指JVM无法申请到足够内存空间或者GC失败，而抛出的Error，OOM造成的后果十分严重，使得应用无法对外提供服务。

  • 内存泄漏：部分内存已经没有用了，但是却没有被回收，对于Java而言，就是GC无法回收这部分本应该被回收的内存。

Obeject 的 finalize

Object 的finalize方法，当对象即将被回收时，可以被执行finalize方法，但是并不能依赖这个方法来清除，否则将造成内存泄漏。例如当进行socket编程时，需要在finally块中执行close方法，从而释放资源，如果忘记释放了，则可能会造成内存泄漏，例如在 重写了finalize方法：

  1. /**
  2.      * Cleans up if the user forgets to close it.
  3.      */
  4. protectedvoid finalize()throwsIOException{
  5.         close();
  6. }
方法注释也很简洁明了，所以在释放这一类工具类时，一定要手动执行close方法，而不是交给finalize去替我们释放，这样容易引发内存泄漏。
ThreadLocal
ThreadLocal很常见，原理不难理解，在Thread类中有两个ThreadLocalMap变量，维护着多个本地线程变量：Thread:
  1. /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
  2.      * by the ThreadLocal class. */
  3. ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =null;

  5. /*
  6.      * InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is
  7.      * maintained by the InheritableThreadLocal class.
  8.      */
  9. ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals =null;
ThreadLocalMap结构：
  1. privatestaticfinalint INITIAL_CAPACITY =16;
  2. privateEntry[] table;// 存放元素的数组
  3. privateint size =0;// 大小
  4. privateint threshold;// Default to 0
其Entry为一个WeakReference子类，reference为对应的ThreadLocal 实例，即如果没有其他引用，就会被回收：
  1. staticclassEntryextendsWeakReference<ThreadLocal>{
  2. /** The value associated with this ThreadLocal. */
  3. Object value;

  5. Entry(ThreadLocal k,Object v){
  6. super(k);
  7.                 value = v;
  8. }
  9. }
Entry 由于没有使用引用队列，故一旦没有引用，则会直接变为inactive状态，从而被gc回收。但是另一方面，ThreadLocalMap 中 Entry[] 为一个引用，所以事实上，就算ThreadLocal没有其他地方使用，也会被Thread引用，所以只要Thread不销毁，Entry 并不会因WeakReference特性而销毁。另一方面，由于Entry 中key（ThreadLocal）是弱引用类型，所以一旦ThreadLocal没有被引用，那么ThreadLocal将会在下次gc被回收，造成的效果为：
  1. Entry 不为null。
  2. Entry实例的get方法获取为null，因为ThreadLocal已经被回收了，但是value仍然存在，这就造成了泄漏。
在ThreadLocalMap的set操作过程，虽然在检查到上述第二种情况，并且会尝试将数组内所有满足该情况的元素节点的value都设置为null。这也是为啥追求极致性能的netty会自己造一个FastThreadLocal来取代TheadLocal：https://blog.csdn.net/anLA_/article/details/110777608所以在使用ThreadLocal时，在用完时，一定要执行remove方法，清除对应引用。
Netty中内存泄漏检测
netty中通过BufAllocator使用ByteBuf时，都会包装一层校验内存泄漏的逻辑：
  1. protectedstaticByteBuf toLeakAwareBuffer(ByteBuf buf){
  2. ResourceLeakTracker<ByteBuf> leak;
  3. switch(ResourceLeakDetector.getLevel()){
  4. case SIMPLE:
  5.                 leak =AbstractByteBuf.leakDetector.track(buf);
  6. if(leak !=null){
  7.                     buf =newSimpleLeakAwareByteBuf(buf, leak);
  8. }
  9. break;
  10. case ADVANCED:
  11. case PARANOID:
  12.                 leak =AbstractByteBuf.leakDetector.track(buf);
  13. if(leak !=null){
  14.                     buf =newAdvancedLeakAwareByteBuf(buf, leak);
  15. }
  16. break;
  17. default:
  18. break;
  19. }
  20. return buf;
  21. }
上述会将ByteBuf封装一层 DefaultResourceLeak，而 DefaultResourceLeak 则是一个WeakReference对象：
  1. DefaultResourceLeak(
  2. Object referent,
  3. ReferenceQueue<Object> refQueue,
  4. Set<DefaultResourceLeak> allLeaks){
  5. super(referent, refQueue);

  7. assert referent !=null;

  9. // Store the hash of the tracked object to later assert it in the close(...) method.
  10. // It's important that we not store a reference to the referent as this would disallow it from
  11. // be collected via the WeakReference.
  12.             trackedHash =System.identityHashCode(referent);
  13.             allLeaks.add(this);
  14. // Create a new Record so we always have the creation stacktrace included.
  15.             headUpdater.set(this,newRecord(Record.BOTTOM));
  16. this.allLeaks = allLeaks;
  17. }
在应用中，对返回的ByteBuf对象进行操作时，都会间接调用 ResourceLeakDetector 的 reportLeak 方法：
  1. privatevoid reportLeak(){
  2. if(!logger.isErrorEnabled()){
  3.             clearRefQueue();
  4. return;
  5. }
  6. // Detect and report previous leaks.
  7. for(;;){
  8. @SuppressWarnings("unchecked")
  9. DefaultResourceLeakref=(DefaultResourceLeak) refQueue.poll();// 如果有弱引用被回收，则会进入队列
  10. if(ref==null){
  11. break;
  12. }
  13. if(!ref.dispose()){// 如果已经释放，则不是泄漏
  14. continue;
  15. }
  16. String records =ref.toString();
  17. if(reportedLeaks.putIfAbsent(records,Boolean.TRUE)==null){
  18. if(records.isEmpty()){
  19.                     reportUntracedLeak(resourceType);
  20. }else{
  21.                     reportTracedLeak(resourceType, records);
  22. }
  23. }
  24. }
  25. }
上述方法有以下要点：
  1. 如果进入refQueue，则说明有弱引用被回收，如果dispose了，则说明回收之前执行release，释放了资源，否则没有释放。
  2. 报告泄漏最近调用路径
使用MAT进行堆dump分析
Java引用类型，还有一个用途点，就是在使用eclipse mat工具时，由于Java对象通过引用链接，所以当找到一个大对象时，可以过滤其他引用类型，直接选择强引用，从而一步一步最终拿到当时调用链路栈：b949017815da1a944f762d15f6ac3d19.webp这样就能轻而易举解决多数OOM问题的根源。
总结
  1. Java引用类型很强大，可以来实现一些高校的应用内缓存，可以监听gc动作等。
  2. 根据部分类文档及结合代码来确定 使用时要注意是否需要手动释放。
觉得对你有帮助？不如关注博主公众号: 六点A君


                
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