Java内存泄露和内存溢出

主要从以下几部分来说明，关于内存和内存泄露、溢出的概念，区分内存泄露和内存溢出；内存的区域划分，了解GC回收机制；重点关注如何去监控和发现内存问题；此外分析出问题还要如何解决内存问题。

　　下面就开始本篇的内容：

　　第一部分 概念

　　众所周知，java中的内存由java虚拟机自己去管理的，他不像C++需要自己去释放。笼统地去讲，java的内存分配分为两个部分，一个是数据堆，一个是栈。程序在运行的时候一般分配数据堆，把局部的临时的变量都放进去，生命周期和进程有关系。但是如果程序员声明了static的变量，就直接在栈中运行的，进程销毁了，不一定会销毁static变量。

　　另外为了保证java内存不会溢出，java中有垃圾回收机制。 System.gc()即垃圾收集机制是指jvm用于释放那些不再使用的对象所占用的内存。java语言并不要求jvm有gc，也没有规定gc如何工作。垃圾收集的目的在于清除不再使用的对象。gc通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否收集该对象。

　　而其中，内存溢出就是你要求分配的java虚拟机内存超出了系统能给你的，系统不能满足需求，于是产生溢出。

　　内存泄漏是指你向系统申请分配内存进行使用(new)，可是使用完了以后却不归还(delete)，结果你申请到的那块内存你自己也不能再访问,该块已分配出来的内存也无法再使用，随着服务器内存的不断消耗，而无法使用的内存越来越多，系统也不能再次将它分配给需要的程序，产生泄露。一直下去，程序也逐渐无内存使用，就会溢出。

　　第二部分 原理

　　JAVA垃圾回收及对内存区划分

　　在Java虚拟机规范中，提及了如下几种类型的内存空间：

　　◇ 栈内存（Stack）：每个线程私有的。

　　◇ 堆内存（Heap）：所有线程公用的。

　　◇ 方法区（Method Area）：有点像以前常说的“进程代码段”，这里面存放了每个加载类的反射信息、类函数的代码、编译时常量等信息。

　　◇ 原生方法栈（Native Method Stack）：主要用于JNI中的原生代码，平时很少涉及。

　　而Java的使用的是堆内存，java堆是一个运行时数据区，类的实例(对象)从中分配空间。Java虚拟机(JVM)的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象，“垃圾回收”也是主要是和堆内存（Heap）有关。

　　垃圾回收的概念就是JAVA虚拟机（JVM）回收那些不再被引用的对象内存的过程。一般我们认为正在被引用的对象状态为“alive”,而没有被应用或者取不到引用属性的对象状态为“dead”。垃圾回收是一个释放处于”dead”状态的对象的内存的过程。而垃圾回收的规则和算法被动态的作用于应用运行当中，自动回收。

　　JVM的垃圾回收器采用的是一种分代（generational ）回收策略，用较高的频率对年轻的对象(young generation)进行扫描和回收，这种叫做minor collection，而对老对象(old generation)的检查回收频率要低很多，称为major collection。这样就不需要每次GC都将内存中所有对象都检查一遍，这种策略有利于实时观察和回收。

　　（Sun JVM 1.3 有两种最基本的内存收集方式：一种称为copying或scavenge，将所有仍然生存的对象搬到另外一块内存后，整块内存就可回收。这种方法有效率，但需要有一定的空闲内存，拷贝也有开销。这种方法用于minor collection。另外一种称为mark-compact，将活着的对象标记出来，然后搬迁到一起连成大块的内存，其他内存就可以回收了。这种方法不需要占用额外的空间，但速度相对慢一些。这种方法用于major collection. ）

　　一些对象被创建出来只是拥有短暂的生命周期，比如 iterators 和本地变量。另外一些对象被创建是拥有很长的生命周期，比如持久化对象等。

　　垃圾回收器的分代策略是把内存区划分为几个代，然后为每个代分配一到多个内存区块。当其中一个代用完了分配给他的内存后，JVM会在分配的内存区内执行一个局部的GC（也可以叫minor collection）操作，为了回收处于“dead”状态的对象所占用的内存。局部GC通常要比Full GC快很多。

JVM定义了两个代，年轻代（yong generation）（有时称为“nursery”托儿所）和老年代(old generation)。年轻代包括 “Eden space（伊甸园）”和两个“survivor spaces”。虚拟内存初始化的时候会把所有对象都分配到 Eden space，并且大部分对象也会在该区域被释放。 当进行  minor GC的时候，VM会把剩下的没有释放的对象从Eden space移动到其中一个survivor spaces当中。此外，VM也会把那些长期存活在survivor spaces 里的对象移动到 老生代的“tenured” space中。当 tenured generation 被填满后，就会产生Full GC，Full GC会相对比较慢因为回收的内容包括了所有的 live状态的对象。pemanet generation这个代包括了所有java虚拟机自身使用的相对比较稳定的数据对象，比如类和对象方法等。

　　关于代的划分，可以从下图中获得一个概况：

      第三部分 总结

　　内存溢出主要是由于代码编写时对某些方法、类应用不合理，或者没有预估到临时对象会占用很大内存量，或者把过多的数据放入JVM缓存，或者性能压力大导致消息堆积而占用内存，以至于在性能测试时，生成庞大数量的临时对象，GC时没有做出有效回收甚至根本就不能回收，造成内存空间不足，内存溢出。

　　如果编码之前，对内存使用量进行预估，对放在内存中的数据进行评估，保证有用的信息尽快释放，无用的信息能够被GC回收，这样在一定程度上是可以避免内存溢出问题的。