读《Effective Java》笔记 - 条目7

条目7：清除过期的对象引用

Java垃圾回收机制

Java中的垃圾回收器（GC，Garbage Collector）主要通过对象的引用关系来判断对象是否可以被回收。

那么什么情况下，对象会被回收呢？

没有任何活动引用：如果一个对象不再有任何活动的引用指向它，它就变成了垃圾回收的候选对象。无论是局部变量、实例变量、还是静态字段，只要不再指向该对象，GC就可以认为该对象没有被使用，可以回收。
引用链断裂：当对象的所有引用链都断裂，GC会认为该对象不再被使用，且没有任何活动引用能够到达它。因此，它被认为是垃圾对象。
垃圾回收的标准：垃圾回收器并不关心对象的内部内容，而是依据是否有活跃的引用来决定对象是否可以被回收。如果对象不再可达（没有任何引用指向它），那么它就可以被垃圾回收器回收。

举个例子

public class GCExample {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj1 = new MyClass(); 	// obj1指向MyClass对象
        MyClass obj2 = obj1; 			// obj2也指向同一个MyClass对象
        obj1 = null; 					// 现在obj1不再指向MyClass对象
        
        // 此时，MyClass对象仍然被obj2引用，所以不会被GC回收
        
        obj2 = null; 					// 现在没有任何引用指向MyClass对象
        
        // 现在MyClass对象没有任何活动引用，它是可回收的
    }
}

什么情况下会导致内存泄漏？

1. 长生命周期的对象持有短生命周期的对象引用

当长生命周期的对象（如静态字段、单例对象或全局对象等）持有短生命周期的对象的引用时，即使短生命周期的对象已经不再需要，垃圾回收器也无法回收这些对象，因为它们仍然被长生命周期的对象引用着。

public class MemoryLeakExample {
    static List<Object> cache = new ArrayList<>();
    public void cacheData(Object data) {
        cache.add(data);  // 数据被长生命周期的静态集合持有
    }
}
// cache 列表会不断增大，即使数据不再需要，也无法被回收

2.未及时清除事件监听器或回调函数

在使用事件监听器、回调或者观察者模式时，如果对象不再需要，未注销的监听器或回调会持有对该对象的引用，导致该对象无法被垃圾回收。

public class MemoryLeakExample {
    private Button button;
    public void setup() {
        button.addActionListener(e -> {
            // 事件处理器中的匿名类持有外部类的引用
        });
    }
}
// 即使button被销毁，事件监听器仍然持有外部类的引用，导致内存泄漏

3.集合或缓存中的强引用

如果你将对象存储在集合中并且忘记从集合中移除它们，即使对象不再需要，集合中的引用仍然会阻止垃圾回收器回收这些对象，导致内存泄漏。

public class CacheExample {
    private Map<String, Object> cache = new HashMap<>();
    public void addToCache(String key, Object value) {
        cache.put(key, value);
    }
    // 如果忘记清理缓存，缓存中的对象就不会被回收
}

4.使用静态字段保存对象引用

静态字段的生命周期与类的生命周期相同，即使类的实例已经不再使用，静态字段仍然存在。这可能会导致静态字段引用的对象无法被回收，从而发生内存泄漏。

public class StaticMemoryLeak {
    static MyClass obj = new MyClass();
    // 即使obj不再需要，静态字段会阻止其被回收
}

5.ThreadLocal导致的内存泄漏

ThreadLocal用于线程内存中的数据存储，每个线程都有自己的变量副本。如果没有显式调用ThreadLocal.remove()，该线程局部变量在该线程生命周期内可能一直存在，导致内存泄漏，尤其在多线程环境下长期运行时。

public class ThreadLocalLeakExample {
    private static ThreadLocal<MyClass> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    
    public void setThreadLocalValue() {
        threadLocal.set(new MyClass());
    }
    // 如果不调用 threadLocal.remove()，则 MyClass 对象不会被回收
}

6.类加载器泄漏

如果类加载器加载了很多类，并且这些类的实例持有引用而没有被清理，可能导致类加载器无法被回收。通常发生在Web应用中，当应用被重新部署时，旧的类加载器及其持有的对象无法被回收，形成内存泄漏。

7.未关闭的资源（如数据库连接、文件句柄、网络连接等）

虽然这些资源本身可能不导致直接的内存泄漏，但如果它们没有被关闭，它们可能会保持对其他对象的引用，导致这些对象无法被垃圾回收，间接地造成内存泄漏。

public class ResourceLeakExample {
    public void readFile() {
        InputStream is = new FileInputStream("somefile.txt");
        // 如果忘记关闭输入流，可能会导致资源泄漏
    }
}

防止内存泄漏

及时清理引用：确保不再使用的对象引用被清理，尤其是在集合、缓存和事件监听器中。
使用弱引用：对于缓存等情况，使用WeakReference或WeakHashMap等来避免长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用。
正确关闭资源：使用try-with-resources语句或显式关闭打开的资源（如文件、数据库连接、流等）。
避免静态引用：尽量避免使用静态字段持有不再需要的对象引用，尤其是那些具有长生命周期的静态字段。
分析工具：使用内存分析工具（如VisualVM、JProfiler等）定期检查程序的内存使用情况，及时发现内存泄漏问题。