JavaMemoryLeakanalysisTraining.docx
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JavaMemoryLeakanalysisTraining
TableofContents
一.Java是如何管理内存2
二.什么是Java中的内存泄露2
三.引用2
1．对象的强、软、弱和虚引用3
⑴强引用（StrongReference）4
⑵软引用（SoftReference）4
⑶弱引用（WeakReference）4
⑷虚引用（PhantomReference）4
2．对象可及性的判断5
3．使用软引用构建敏感数据的缓存5
3.1为什么需要使用软引用5
3.2如果使用软引用6
3.3使用ReferenceQueue清除失去了软引用对象的SoftReference6
3.4通过软可及对象重获方法实现Java对象的高速缓存7
四.如何避免内存泄露9
Android将进程12
五.Java容易引起内存泄漏的几个方面13
MemoryLeak工具使用：
14
（一）生成.hprof文件14
（二）使用MAT的视图工具分析内存14
一.Java是如何管理内存
为了判断Java中是否有内存泄露，我们首先必须了解Java是如何管理内存的。
Java的内存管理就是对象的分配和释放问题。
在Java中，内存的分配是由程序完成的，而内存的释放是由垃圾收集器（GarbageCollection，GC）完成的，程序员不需要通过调用函数来释放内存，但GC只能回收无用并且不再被其它对象引用的那些对象所占用的空间。
Java的内存垃圾回收机制是从程序的主要运行对象开始检查引用链，当遍历一遍后发现没有被引用的孤立对象就作为垃圾回收。
GC为了能够正确释放对象，必须监控每一个对象的运行状态，包括对象的申请、引用、被引用、赋值等，GC都需要进行监控。
监视对象状态是为了更加准确地、及时地释放对象，而释放对象的根本原则就是该对象不再被引用。
在Java中，这些无用的对象都由GC负责回收，因此程序员不需要考虑这部分的内存泄露。
虽然，我们有几个函数可以访问GC，例如运行GC的函数System.gc（），但是根据Java语言规范定义，该函数不保证JVM的垃圾收集器一定会执行。
因为不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC。
通常GC的线程的优先级别较低。
JVM调用GC的策略也有很多种，有的是内存使用到达一定程度时，GC才开始工作，也有定时执行的，有的是平缓执行GC，有的是中断式执行GC。
但通常来说，我们不需要关心这些。
二.什么是Java中的内存泄露
导致内存泄漏主要的原因是，先前申请了内存空间而忘记了释放。
如果程序中存在对无用对象的引用，那么这些对象就会驻留内存，消耗内存，因为无法让垃圾回收器GC验证这些对象是否不再需要。
如果存在对象的引用，这个对象就被定义为"有效的活动"，同时不会被释放。
要确定对象所占内存将被回收，我们就要务必确认该对象不再会被使用。
典型的做法就是把对象数据成员设为null或者从集合中移除该对象。
但当局部变量不需要时，不需明显的设为null，因为一个方法执行完毕时，这些引用会自动被清理。
在Java中，内存泄漏就是存在一些被分配的对象，这些对象有下面两个特点，首先，这些对象是有被引用的，即在有向树形图中，存在树枝通路可以与其相连；其次，这些对象是无用的，即程序以后不会再使用这些对象。
如果对象满足这两个条件，这些对象就可以判定为Java中的内存泄漏，这些对象不会被GC所回收，然而它却占用内存。
三.引用
Ref分为以下四类：
1.StrongRef（强引用）：
通常我们编写的代码都是StrongRef，于此对应的是强可达性，只有去掉强可达，对象才被回收。
2.SoftRef（软引用）：
对应软可达性，只要有足够的内存，就一直保持对象，直到发现内存吃紧且没有StrongRef时才回收对象。
一般可用来实现缓存，通过java.lang.ref.SoftReference类实现。
3.WeakRef（弱引用）：
比SoftRef更弱，当发现不存在StrongRef时，立刻回收对象而不必等到内存吃紧的时候。
通过java.lang.ref.WeakReference和java.util.WeakHashMap类实现。
4.PhantomRef（虚引用）：
根本不会在内存中保持任何对象，你只能使用PhantomRef本身。
一般用于在进入finalize（）方法后进行特殊的清理过程，通过java.lang.ref.PhantomReference实现。
1．对象的强、软、弱和虚引用
在JDK1.2以前的版本中，若一个对象不被任何变量引用，那么程序就无法再使用这个对象。
也就是说，只有对象处于可触及（reachable）状态，程序才能使用它。
从JDK1.2版本开始，把对象的引用分为4种级别，从而使程序能更加灵活地控制对象的生命周期。
这4种级别由高到低依次为：
强引用、软引用、弱引用和虚引用。
图1为对象应用类层次。
图1
⑴强引用（StrongReference）
强引用是使用最普遍的引用。
如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。
当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。
⑵软引用（SoftReference）
如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。
只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。
软引用可用来实现内存敏感的高速缓存（下文给出示例）。
软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
⑶弱引用（WeakReference）
弱引用与软引用的区别在于：
只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。
在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。
不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
⑷虚引用（PhantomReference）
“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。
如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。
虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：
虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。
当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。
ReferenceQueuequeue=newReferenceQueue（）;
PhantomReferencepr=newPhantomReference（object,queue）;
程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。
如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。
2．对象可及性的判断
在很多时候，一个对象并不是从根集直接引用的，而是一个对象被其他对象引用，甚至同时被几个对象所引用，从而构成一个以根集为顶的树形结构。
如图2所示
在这个树形的引用链中，箭头的方向代表了引用的方向，所指向的对象是被引用对象。
由图可以看出，从根集到一个对象可以由很多条路径。
比如到达对象5的路径就有①-⑤，③-⑦两条路径。
由此带来了一个问题，那就是某个对象的可及性如何判断:
◆单条引用路径可及性判断:
在这条路径中，最弱的一个引用决定对象的可及性。
◆多条引用路径可及性判断:
几条路径中，最强的一条的引用决定对象的可及性。
比如，我们假设图2中引用①和③为强引用，⑤为软引用，⑦为弱引用，对于对象5按照这两个判断原则，路径①-⑤取最弱的引用⑤，因此该路径对对象5的引用为软引用。
同样，③-⑦为弱引用。
在这两条路径之间取最强的引用，于是对象5是一个软可及对象。
3．使用软引用构建敏感数据的缓存
3.1为什么需要使用软引用
首先，我们看一个雇员信息查询系统的实例。
我们将使用一个Java语言实现的雇员信息查询系统查询存储在磁盘文件或者数据库中的雇员人事档案信息。
作为一个用户，我们完全有可能需要回头去查看几分钟甚至几秒钟前查看过的雇员档案信息（同样，我们在浏览WEB页面的时候也经常会使用“后退”按钮）。
这时我们通常会有两种程序实现方式:
一种是把过去查看过的雇员信息保存在内存中，每一个存储了雇员档案信息的Java对象的生命周期贯穿整个应用程序始终;另一种是当用户开始查看其他雇员的档案信息的时候，把存储了当前所查看的雇员档案信息的Java对象结束引用，使得垃圾收集线程可以回收其所占用的内存空间，当用户再次需要浏览该雇员的档案信息的时候，重新构建该雇员的信息。
很显然，第一种实现方法将造成大量的内存浪费，而第二种实现的缺陷在于即使垃圾收集线程还没有进行垃圾收集，包含雇员档案信息的对象仍然完好地保存在内存中，应用程序也要重新构建一个对象。
我们知道，访问磁盘文件、访问网络资源、查询数据库等操作都是影响应用程序执行性能的重要因素，如果能重新获取那些尚未被回收的Java对象的引用，必将减少不必要的访问，大大提高程序的运行速度。
3.2如果使用软引用
SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用，该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。
也就是说，一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后，在垃圾线程对这个Java对象回收前，SoftReference类所提供的get（）方法返回Java对象的强引用。
另外，一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get（）方法将返回null。
看下面代码:
MyObjectaRef=newMyObject（）;
SoftReferenceaSoftRef=newSoftReference（aRef）;
此时，对于这个MyObject对象，有两个引用路径，一个是来自SoftReference对象的软引用，一个来自变量aReference的强引用，所以这个MyObject对象是强可及对象。
随即，我们可以结束aReference对这个MyObject实例的强引用:
aRef=null;
此后，这个MyObject对象成为了软可及对象。
如果垃圾收集线程进行内存垃圾收集，并不会因为有一个SoftReference对该对象的引用而始终保留该对象。
Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及对象和其他一般Java对象进行了区别对待:
软可及对象的清理是由垃圾收集线程根据其特定算法按照内存需求决定的。
也就是说，垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软可及对象，而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象，对那些刚刚构建的或刚刚使用过的“新”软可反对象会被虚拟机尽可能保留。
在回收这些对象之前，我们可以通过:
MyObjectanotherRef=（MyObject）aSoftRef.get（）;
重新获得对该实例的强引用。
而回收之后，调用get（）方法就只能得到null了。
3.3使用ReferenceQueue清除失去了软引用对象的SoftReference
作为一个Java对象，SoftReference对象除了具有保存软引用的特殊性之外，也具有Java对象的一般性。
所以，当软可及对象被回收之后，虽然这个SoftReference对象的get（）方法返回null,但这个SoftReference对象已经不再具有存在的价值，需要一个适当的清除机制，避免大量SoftReference对象带来的内存泄漏。
在java.lang.ref包里还提供了ReferenceQueue。
如果在创建SoftReference对象的时候，使用了一个ReferenceQueue对象作为参数提供给SoftReference的构造方法，如:
ReferenceQueuequeue=newReferenceQueue（）;
SoftReferenceref=newSoftReference（aMyObject,queue）;
那么当这个SoftReference所软引用的aMyOhject被垃圾收集器回收的同时，ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueue。
也就是说，ReferenceQueue中保存的对象是Reference对象，而且是已经失去了它所软引用的对象的Reference对象。
另外从ReferenceQueue这个名字也可以看出，它是一个队列，当我们调用它的poll（）方法的时候，如果这个队列中不是空队列，那么将返回队列前面的那个Reference对象。
在任何时候，我们都可以调用ReferenceQueue的poll（）方法来检查是否有它所关心的非强可及对象被回收。
如果队列为空，将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。
利用这个方法，我们可以检查哪个SoftReference所软引用的对象已经被回收。
于是我们可以把这些失去所软引用的对象的SoftReference对象清除掉。
常用的方式为:
SoftReferenceref=null;
while（（ref=（EmployeeRef）q.poll（））!
=null）{
//清除ref
}
理解了ReferenceQueue的工作机制之后，我们就可以开始构造一个Java对象的高速缓存器了。
3.4通过软可及对象重获方法实现Java对象的高速缓存
利用Java2平台垃圾收集机制的特性以及前述的垃圾对象重获方法，我们通过一个雇员信息查询系统的小例子来说明如何构建一种高速缓存器来避免重复构建同一个对象带来的性能损失。
我们将一个雇员的档案信息定义为一个Employee类:
publicclassEmployee{
privateStringid;//雇员的标识号码
privateStringname;//雇员姓名
privateStringdepartment;//该雇员所在部门
privateStringPhone;//该雇员联系电话
privateintsalary;//该雇员薪资
privateStringorigin;//该雇员信息的来源
//构造方法
publicEmployee（Stringid）{
this.id=id;
getDataFromlnfoCenter（）;
}
//到数据库中取得雇员信息
privatevoidgetDataFromlnfoCenter（）{
//和数据库建立连接井查询该雇员的信息，将查询结果赋值
//给name，department，plone，salary等变量
//同时将origin赋值为"FromDataBase"
}
……
这个Employee类的构造方法中我们可以预见，如果每次需要查询一个雇员的信息。
哪怕是几秒中之前刚刚查询过的，都要重新构建一个实例，这是需要消耗很多时间的。
下面是一个对Employee对象进行缓存的缓存器的定义:
importjava.lang.ref.ReferenceQueue;
importjava.lang.ref.SoftReference;
importjava.util.Hashtable;
publicclassEmployeeCache{
staticprivateEmployeeCachecache;//一个Cache实例
privateHashtableemployeeRefs;//用于Chche内容的存储
privateReferenceQueueq;//垃圾Reference的队列
//继承SoftReference，使得每一个实例都具有可识别的标识。
//并且该标识与其在HashMap内的key相同。
privateclassEmployeeRefextendsSoftReference{
privateString_key="";
publicEmployeeRef（Employeeem,ReferenceQueueq）{
super（em,q）;
_key=em.getID（）;
}
}
//构建一个缓存器实例
privateEmployeeCache（）{
employeeRefs=newHashtable（）;
q=newReferenceQueue（）;
}
//取得缓存器实例
publicstaticEmployeeCachegetInstance（）{
if（cache==null）{
cache=newEmployeeCache（）;
}
returncache;
}
//以软引用的方式对一个Employee对象的实例进行引用并保存该引用
privatevoidcacheEmployee（Employeeem）{
cleanCache（）;//清除垃圾引用
EmployeeRefref=newEmployeeRef（em,q）;
employeeRefs.put（em.getID（）,ref）;
}
//依据所指定的ID号，重新获取相应Employee对象的实例
publicEmployeegetEmployee（StringID）{
Employeeem=null;
//缓存中是否有该Employee实例的软引用，如果有，从软引用中取得。
if（employeeRefs.containsKey（ID））{
EmployeeRefref=（EmployeeRef）employeeRefs.get（ID）;
em=（Employee）ref.get（）;
}
//如果没有软引用，或者从软引用中得到的实例是null，重新构建一个实例，
//并保存对这个新建实例的软引用
if（em==null）{
em=newEmployee（ID）;
System.out.println（"RetrieveFromEmployeeInfoCenter.ID="+ID）;
this.cacheEmployee（em）;
}
returnem;
}
//清除那些所软引用的Employee对象已经被回收的EmployeeRef对象
privatevoidcleanCache（）{
EmployeeRefref=null;
while（（ref=（EmployeeRef）q.poll（））!
=null）{
employeeRefs.remove（ref._key）;
}
}
四.如何避免内存泄露
内存泄露rootcause的几方面原因：
1.引用没释放的内存泄漏
1.1注册没取消造成的内存泄露
这种Android的内存泄露比纯java的内存泄露还要严重，因为其他一些Android程序可能引用我们的Anroid程序的对象（比如注册机制）。
即使我们的Android程序已经结束了，但是别的引用程序仍然还有对我们的Android程序的某个对象的引用，泄露的内存依然不能被垃圾回收。
比如示例1:
假设我们希望在锁屏界面（LockScreen）中，监听系统中的电话服务以获取一些信息（如信号强度等），则可以在LockScreen中定义一个PhoneStateListener的对象，同时将它注册到TelephonyManager服务中。
对于LockScreen对象，当需要显示锁屏界面的时候就会创建一个LockScreen对象，而当锁屏界面消失的时候LockScreen对象就会被释放掉。
但是如果在释放LockScreen对象的时候忘记取消我们之前注册的PhoneStateListener对象，则会导致LockScreen无法被垃圾回收。
如果不断的使锁屏界面显示和消失，则最终会由于大量的LockScreen对象没有办法被回收而引起OutOfMemory,使得system_process进程挂掉。
虽然有些系统程序，它本身好像是可以自动取消注册的（当然不及时），但是我们还是应该在我们的程序中明确的取消注册，程序结束时应该把所有的注册都取消掉。
1.2集合中对象没清理造成的内存泄露
我们通常把一些对象的引用加入到了集合中，当我们不需要该对象时，并没有把它的引用从集合中清理掉，这样这个集合就会越来越大。
如果这个集合是static的话，那情况就更严重了。
2.资源对象没关闭造成的内存泄露
资源性对象比如（Cursor，File文件等）往往都用了一些缓冲，我们在不使用的时候，应该及时关闭它们，以便它们的缓冲及时回收内存。
它们的缓冲不仅存在于java虚拟机内，还存在于java虚拟机外。
如果我们仅仅是把它的引用设置为null,而不关闭它们，往往会造成内存泄露。
因为有些资源性对象，比如SQLiteCursor（在析构函数finalize（）,如果我们没有关闭它，它自己会调close（）关闭），如果我们没有关闭它，系统在回收它时也会关闭它，但是这样的效率太低了。
因此对于资源性对象在不使用的时候，应该调用它的close（）函数，将其关闭掉，然后才置为null.在我们的程序退出时一定要确保我们的资源性对象已经关闭。
程序中经常会进行查询数据库的操作，但是经常会有使用完毕Cursor后没有关闭的情况。
如果我们的查询结果集比较小，对内存的消耗不容易被发现，只有在常时间大量操作的情况下才会复现内存问题，这样就会给以后的测试和问题排查带来困难和风险。
示例：
Cursorcursor=getContentResolver（）.query（uri...）;
if（cursor.moveToNext（））{
......
}
修正示例代码：
Cursorcursor=null;
try{
cursor=getContentResolver（）.query（uri...）;
if（cursor!
=null&&cursor.moveToNext（））{
......
}
}finally{
if（cursor!
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