Java程序员笔试必备–Java 平台与内存管理

本文来自StackOverflow问答网站的一个热门讨论:如何用Java编写一段会发生内存泄露的代码。

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http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-interview-bible/

澳门新葡亰3522平台游戏,Q:刚才我参加了面试,面试官问我如何写出会发生内存泄露的Java代码。这个问题我一点思路都没有,好囧。

1. GC线程是否为守护线程?()

答案:是

解析:线程分为守护线程和非守护线程(即用户线程)。

只要当前JVM实例中尚存在任何一个非守护线程没有结束,守护线程就全部工作;只有当最后一个非守护线程结束时,守护线程随着
JVM 一同结束工作。
守护线程最典型的应用就是 GC (垃圾回收器)

A1:通过以下步骤可以很容易产生内存泄露(程序代码不能访问到某些对象,但是它们仍然保存在内存中):

2. 解释内存中的栈(stack)、堆(heap)和静态存储区的用法。

答:通常我们定义一个基本数据类型的变量,一个对象的引用,还有就是函数调用的现场保存都使用内存中的栈空间;而通过new关键字和构造器创建的对象放在堆空间;程序中的字面量(literal)如直接书写的100、“hello”和常量都是放在静态存储区中。栈空间操作最快但是也很小,通常大量的对象都是放在堆空间,整个内存包括硬盘上的虚拟内存都可以被当成堆空间来使用。

String str = new String(“hello”);

上面的语句中 str 放在栈上,用 new
创建出来的字符串对象放在堆上,而“hello”这个字面量放在静态存储区。

  1. 应用程序创建一个长时间运行的线程(或者使用线程池,会更快地发生内存泄露)。
  2. 线程通过某个类加载器(可以自定义)加载一个类。
  3. 该类分配了大块内存(比如new byte[1000000]),在某个静态变量存储一个强引用,然后在ThreadLocal中存储它自身的引用。分配额外的内存new byte[1000000]是可选的(类实例泄露已经足够了),但是这样会使内存泄露更快。
  4. 线程清理自定义的类或者加载该类的类加载器。
  5. 重复以上步骤。

3. Java 中会存在内存泄漏吗,请简单描述。

答:理论上 Java 因为有垃圾回收机制(GC)不会存在内存泄露问题(这也是
Java
被广泛使用于服务器端编程的一个重要原因);然而在实际开发中,可能会存在无用但可达的对象,这些对象不能被
GC 回收也会发生内存泄露。一个例子就是 Hibernate
的Session(一级缓存)中的对象属于持久态,垃圾回收器是不会回收这些对象的,然而这些对象中可能存在无用的垃圾对象。下面的例子也展示了
Java 中发生内存泄露的情况:

package com.lovo;  

import java.util.Arrays;  
import java.util.EmptyStackException;  

public class MyStack<T> {  
    private T[] elements;  
    private int size = 0;  

    private static final int INIT_CAPACITY = 16;  

    public MyStack() {  
        elements = (T[]) new Object[INIT_CAPACITY];  
    }  

    public void push(T elem) {  
        ensureCapacity();  
        elements[size++] = elem;  
    }  

    public T pop() {  
        if(size == 0)   
            throw new EmptyStackException();  
        return elements[--size];  
    }  

    private void ensureCapacity() {  
        if(elements.length == size) {  
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);  
        }  
    }  
}  

上面的代码实现了一个栈(先进后出(FILO))结构,乍看之下似乎没有什么明显的问题,它甚至可以通过你编写的各种单元测试。然而其中的
pop 却存在内存泄露的问题,当我们用 pop
方法弹出栈中的对象时,该对象不会被当作垃圾回收,即使使用栈的程序不再引用这些对象,因为栈内部维护着对这些对象的过期引用(obsolete
reference)。在支持垃圾回收的语言中,内存泄露是很隐蔽的,这种内存泄露其实就是无意识的对象保持。如果一个对象引用被无意识的保留起来了,那么垃圾回收器不会处理这个对象,也不会处理该对象引用的其他对象,即使这样的对象只有少数几个,也可能会导致很多的对象被排除在垃圾回收之外,从而对性能造成重大影响,极端情况下会引发
Disk Paging(物理内存与硬盘的虚拟内存交换数据),甚至造成
OutOfMemoryError。

由于没有了对类和类加载器的引用,ThreadLocal中的存储就不能被访问到。ThreadLocal持有该对象的引用,它也就持有了这个类及其类加载器的引用,类加载器持有它所加载的类的所有引用,这样GC无法回收ThreadLocal中存储的内存。在很多JVM的实现中Java类和类加载器直接分配到permgen区域不执行GC,这样导致了更严重的内存泄露。

4. GC 是什么?为什么要有 GC?

答:GC
是垃圾收集的意思,内存处理是编程人员容易出现问题的地方,忘记或者错误的内存回收会导致程序或系统的不稳定甚至崩溃,Java
提供的 GC
功能可以自动监测对象是否超过作用域从而达到自动回收内存的目的,Java
语言没有提供释放已分配内存的显示操作方法。Java
程序员不用担心内存管理,因为垃圾收集器会自动进行管理。要请求垃圾收集,可以调用下面的方法之一:System.gc()
Runtime.getRuntime().gc() ,但 JVM 可以屏蔽掉显示的垃圾回收调用。

垃圾回收可以有效的防止内存泄露,有效的使用可以使用的内存。垃圾回收器通常是作为一个单独的低优先级的线程运行,不可预知的情况下对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收,程序员不能实时的调用垃圾回收器对某个对象或所有对象进行垃圾回收。在
Java 诞生初期,垃圾回收是 Java
最大的亮点之一,因为服务器端的编程需要有效的防止内存泄露问题,然而时过境迁,如今
Java 的垃圾回收机制已经成为被诟病的东西。移动智能终端用户通常觉得 iOS
的系统比 Android 系统有更好的用户体验,其中一个深层次的原因就在于
Android 系统中垃圾回收的不可预知性。

这种泄露模式的变种之一就是如果你经常重新部署以任何形式使用了ThreadLocal的应用程序、应用容器(比如Tomcat)会很容易发生内存泄露(由于应用容器使用了如前所述的线程,每次重新部署应用时将使用新的类加载器)。

5. 第 3 行中生成的 object在第几行执行后成为 garbage collection 的对象?

1.public class MyClass {

2. public StringBuffer aMethod() {

3. StringBuffer sf = new StringBuffer(“Hello”);

4. StringBuffer[] sf_arr = new StringBuffer[1];

5. sf_arr[0] = sf;

6. sf = null;

7. sf_arr[0] = null;

8. return sf;

9. }

10.}

答:第 7 行

A2:

6. 描述一下 JVM 加载 class 文件的原理机制?

答:JVM 中类的装载是由类加载器(ClassLoader) 和它的子类来实现的,Java
中的类加载器是一个重要的 Java
运行时系统组件,它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

  1. 由于 Java 的跨平台性,经过编译的 Java
    源程序并不是一个可执行程序,而是一个或多个类文件。当 Java
    程序需要使用某个类时,JVM
    会确保这个类已经被加载、连接(验证、准备和解析)和初始化。类的加载是指把类的
    .class 文件中的数据读入到内存中,通常是创建一个字节数组读入 .class
    文件,然后产生与所加载类对应的 Class 对象。加载完成后,Class
    对象还不完整,所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段,这一阶段包括验证、准备(为静态变量分配内存并设置默认的初始值)和解析(将符号引用替换为直接引用)三个步骤。最后
    JVM 对类进行初始化,包括:1.
    如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化,那么就先初始化父类;2.
    如果类中存在初始化语句,就依次执行这些初始化语句。

  2. 类的加载是由类加载器完成的,类加载器包括:根加载器(BootStrap)、扩展加载器(Extension)、系统加载器(System)和用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)。从JDK
    1.2开始,类加载过程采取了父亲委托机制(PDM)。PDM 更好的保证了 Java
    平台的安全性,在该机制中,JVM 自带的 Bootstrap
    是根加载器,其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载,父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM
    不会向 Java 程序提供对 Bootstrap
    的引用。下面是关于几个类加载器的说明:

a)Bootstrap:一般用本地代码实现,负责加载JVM基础核心类库(rt.jar);

b)Extension:从 java.ext.dirs
系统属性所指定的目录中加载类库,它的父加载器是 Bootstrap;

c)System:又叫应用类加载器,其父类是Extension。它是应用最广泛的类加载器。它从环境变量
classpath 或者系统属性 java.class.path
所指定的目录中记载类,是用户自定义加载器的默认父加载器。

静态变量引用对象

class MemorableClass {
    static final ArrayList list = new ArrayList(100);
}

调用长字符串的String.intern()

String str=readString(); // read lengthy string any source db,textbox/jsp etc..
// This will place the string in memory pool from which you cant remove
str.intern();

未关闭已打开流(文件,网络等)

try {
    BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(inputFile));
    ...
    ...
} catch (Exception e) {
    e.printStacktrace();
}

未关闭连接