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「Android进阶之旅」内存泄漏的危害有哪些?(案例分析)

作者:愿天堂没有代码
随着计算机应用需求的日益增加,应用程序的设计与开发也相应的日趋复杂; 开发人员在程序实现的过程中处理的变量也大量增加,如何有效进行内存分配和释放,防止内存泄漏的问题变得越来越突出

例如: 服务器应用软件,需要长时间的运行,不断的处理由客户端发来的请求; 如果没有有效的内存管理,每处理一次请求信息就有一定的内存泄漏;这样不仅影响到服务器的性能,还可能造成整个系统的崩溃;因此,内存管理成为软件设计开发人员在设计中考虑的主要方面

内存泄漏的危害

  • 长时间运行,程序变卡,性能严重下降
  • 程序莫名其妙挂掉
  • OutOfMemoryError错误
  • 乱七八糟的错误,还不易排查

内存泄漏原因

以产生的方式来分类,内存泄漏可以分为四类:

1 、常发性内存泄漏

发生内存泄漏的代码会被多次执行到,每次被执行时都会导致一块内存泄漏

2 、偶发性内存泄漏

发生内存泄漏的代码只有在某些特定环境或操作过程下才会发生;常发性和偶发性是相对的; 对于特定的环境,偶发性的也许就变成了常发性的。所以测试环境和测试方法对检测内存泄漏至关重要

3 、一次性内存泄漏

发生内存泄漏的代码只会被执行一次,或者由于算法上的缺陷,导致总会有一块且仅有一块内存发生泄漏

4 、隐式内存泄漏

程序在运行过程中不停的分配内存,但是直到结束的时候才释放内存; 严格的说这里并没有发生内存泄漏,因为最终程序释放了所有申请的内存;但是对于一个服务器程序,需要运行几天,几周甚至几个月,不及时释放内存也可能导致最终耗尽系统的所有内存 所以,我们称这类内存泄漏为隐式内存泄漏

从用户使用程序的角度来看,内存泄漏本身不会产生什么危害,作为一般的用户,根本感觉不到内存泄漏的存在; 真正有危害的是内存泄漏的堆积,这会最终耗尽系统所有的内存;从这个角度来说,一次性内存泄漏并没有什么危害,因为它不会堆积,而隐式内存泄漏危害性则非常大,因为较之于常发性和偶发性内存泄漏它更难被检测到

总之内存泄漏原因太多了; 说不定就是某一行代码不对就会出现这种情况,关键的还是如何找出哪个地方出现了内存泄漏,代码好修改,错误不易查

代码运行结果如下:

大量使用静态变量

静态变量的生命周期与程序一致;因此常驻内存

<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="" cid="n37" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">public class StaticTest {
 public static  List<Integer> list = new ArrayList<>();
 public void populateList() {
 for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
 list.add((int)Math.random());
 }
 System.out.println("running......");
 }
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("before......");
 new StaticTest().populateList();
 System.out.println("after......");
 }
}</pre>           

现在可以使用jvisualvm运行一边,看看内存效果

  • 带static关键字(使用静态变量)
「Android进阶之旅」内存泄漏的危害有哪些?(案例分析)

从上图可以看到,堆内存从一开始的135M左右飙升了到了200M。直接占据了65M的内存。

  • 不使用static关键字(不使用静态变量)
「Android进阶之旅」内存泄漏的危害有哪些?(案例分析)

由于全局变量与程序周期不一致,因此不使用时,就会进行回收。此时内存最高150M。

总结:由于静态变量与程序生命周期一致,因此对象常驻内存,造成内存泄漏

连接资源未关闭

每当建立一个连接,jvm就会为这么资源分配内存。比如数据库连接、文件输入输出流、网络连接等等

<pre mdtype="fences" cid="n64" lang="" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" spellcheck="false" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">public class FileTest {
 public static void main(String[] args) throws IOException {
 File f=new File("G:\\nginx配套资料\\笔记资料.zip");
 System.out.println(f.exists());
 System.out.println(f.isDirectory());
 }
}</pre>           

依然使用jvisualvm运行一边,看看内存效果。

「Android进阶之旅」内存泄漏的危害有哪些?(案例分析)

可以看出,在连接文件资源时,jvm会为本资源分配内存

ThreadLocal的错误使用

ThreadLocal主要用于创建本地线程变量,不合理的使用也有可能会造成内存泄漏

「Android进阶之旅」内存泄漏的危害有哪些?(案例分析)

上面这张图详细的揭示了ThreadLocal和Thread以及ThreadLocalMap三者的关系

  • 1、Thread中有一个map,就是ThreadLocalMap
  • 2、ThreadLocalMap的key是ThreadLocal,值是我们自己设定的
  • 3、ThreadLocal是一个弱引用,当为null时,会被当成垃圾回收

重点来了,ThreadLocal是null了,也就是要被垃圾回收器回收了,但是此时我们的ThreadLocalMap生命周期和Thread的一样,它不会回收,这时候就出现了一个现象; 那就是ThreadLocalMap的key没了,但是value还在,这就造成了内存泄漏

解决办法:使用完ThreadLocal后,执行remove操作,避免出现内存溢出情况

如何避免内存泄露?

  • 确保没有在访问空指针
  • 每个内存分配函数都应该有一个 free 函数与之对应,alloca 函数除外
  • 每次分配内存之后都应该及时进行初始化,可以结合 memset 函数进行初始化,calloc 函数除外
  • 每当向指针写入值时,都要确保对可用字节数和所写入的字节数进行交叉核对
  • 在对指针赋值前,一定要确保没有内存位置会变为孤立的
  • 每当释放结构化的元素(而该元素又包含指向动态分配的内存位置的指针)时,都应先遍历子内存位置并从那里开始释放,然后再遍历回父节点
  • 始终正确处理返回动态分配的内存引用的函数返回值

尾述

代码层面的检查可以帮助发现部分内存泄漏的问题,但是生产环境中的内存泄漏往往不容易提前发现,因为很多问题是在大并发场景下才会出现;因此还需要通过压力测试工具进行压力测试,提前发现潜在的内存泄漏问题

有需要文中代码的同学,可以顺手给我点赞评论支持一下

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「Android进阶之旅」内存泄漏的危害有哪些?(案例分析)

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