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关于内存泄漏的总结性报告

查看内存泄漏的方法

安排有经验的编程人员对代码进行走查和分析,找出内存泄漏发生的位置

        第一个步骤在代码走查的工作中,可以安排对系统业务和开发语言工具比较熟悉的开发工程师对应用的代码进行了交叉走查,尽早找出代码中存在的数据库连接使用后没有释放、对象使用后没有释放等故障代码。

使用专门的内存泄漏测试工具进行测试

        第二个步骤就是检测Java的内存泄漏。在这里我们通常使用一些工具来检查Java程序的内存泄漏问题。市场上已有几种专业检查Java内存泄漏的工具,比如在13.6.3节所列出的,它们的基本工作原理大同小异,都是通过监测Java程序运行时,所有对象的申请、释放等动作,将内存管理的所有信息进行统计、分析、可视化。开发工程师将根据这些信息判断程序是否有内存泄漏问题。 

发生内存泄漏的原因

C++ 语言中,如果需要动态分配一块内存,程序员需要负责这块内存的整个生命周期。从申请分配、到使用、再到最后的释放。这样的过程非常灵活,但是却十分繁琐,程序员很容易由于疏忽而忘记释放内存,从而导致内存的泄露。 Java 语言对内存管理做了自己的优化,这就是垃圾回收机制。 Java 的几乎所有内存对象都是在堆内存上分配(基本数据类型除外),然后由 GC  garbage  collection)负责自动回收不再使用的内存。

上面是Java 内存管理机制的基本情况。但是如果仅仅理解到这里,我们在实际的项目开发中仍然会遇到内存泄漏的问题。也许有人表示怀疑,既然 Java 的垃圾回收机制能够自动的回收内存,怎么还会出现内存泄漏的情况呢?这个问题,我们需要知道 GC 在什么时候回收内存对象,什么样的内存对象会被 GC 认为是不再使用的。

Java中对内存对象的访问,使用的是引用的方式。在 Java 代码中我们维护一个内存对象的引用变量,通过这个引用变量的值,我们可以访问到对应的内存地址中的内存对象空间。在 Java 程序中,这个引用变量本身既可以存放堆内存中,又可以放在代码栈的内存中(与基本数据类型相同)。 GC 线程会从代码栈中的引用变量开始跟踪,从而判定哪些内存是正在使用的。如果 GC 线程通过这种方式,无法跟踪到某一块堆内存,那么 GC 就认为这块内存将不再使用了(因为代码中已经无法访问这块内存了)。 

1 Java发生内存泄漏的原因

通过这种有向图的内存管理方式,当一个内存对象失去了所有的引用之后,GC 就可以将其回收。反过来说,如果这个对象还存在引用,那么它将不会被 GC 回收,哪怕是 Java 虚拟机抛出 OutOfMemoryError 

Java内存泄露类型与影响

    一般来说内存泄漏有两种情况。一种情况如在C/C++ 语言中的,在堆中的分配的内存,在没有将其释放掉的时候,就将所有能访问这块内存的方式都删掉(如指针重新赋值);另一种情况则是在内存对象明明已经不需要的时候,还仍然保留着这块内存和它的访问方式(引用)。第一种情况,在 Java 中已经由于垃圾回收机制的引入,得到了很好的解决。所以, Java 中的内存泄漏,主要指的是第二种情况。

可能光说概念太抽象了,读者可以看一下这样的例子:

1  Vector v = new  Vector( 10 ); 
2  for  ( int  i = 1 ;i < 100 ; i ++ ){ 
3  Object o = new  Object(); 
4  v.add(o); 
5  o = null ; 
6  }

在这个例子中,代码栈中存在Vector 对象的引用 v  Object 对象的引用 o 。在 For 循环中,我们不断的生成新的对象,然后将其添加到 Vector 对象中,之后将 o 引用置空。问题是当 o 引用被置空后,如果发生 GC,我们创建的 Object 对象是否能够被 GC 回收呢?答案是否定的。因为, GC 在跟踪代码栈中的引用时,会发现 v 引用,而继续往下跟踪,就会发现 v 引用指向的内存空间中又存在指向 Object 对象的引用。也就是说尽管引用已经被置空,但是 Object 对象仍然存在其他的引用,是可以被访问到的,所以 GC 无法将其释放掉。如果在此循环之后, Object 对象对程序已经没有任何作用,那么我们就认为此 Java 程序发生了内存泄漏。

尽管对于C/C++ 中的内存泄露情况来说, Java 内存泄露导致的破坏性小,除了少数情况会出现程序崩溃的情况外,大多数情况下程序仍然能正常运行。但是,在移动设备对于内存和 CPU 都有较严格的限制的情况下,Java 的内存溢出会导致程序效率低下、占用大量不需要的内存等问题。这将导致整个机器性能变差,严重的也会引起抛出 OutOfMemoryError ,导致程序崩溃。

内存泄漏的发生方式

1.   常发性内存泄漏。发生内存泄漏的代码会被多次执行到,每次被执行的时候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77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。

内存泄漏工具

1.        ccmallocLinuxSolaris下对CC++程序的简单的使用内存泄漏和malloc调试库。

2.        DmallocDebug Malloc Library.

3.        Electric FenceLinux分发版中由Bruce Perens编写的malloc()调试库。

4.        LeakyLinux下检测内存泄漏的程序。

5.        LeakTracerLinuxSolarisHP-UX下跟踪和分析C++程序中的内存泄漏。

6.        MEMWATCH-由Johan Lindh编写,是一个开放源代码C语言内存错误检测工具,主要是通过gccprecessor来进行。

7.        ValgrindDebugging and profiling Linux programs, aiming at programs written in C and C++.

8.        KCachegrindA visualization tool for the profiling data generated by Cachegrind and Calltree.

9.        Leak Monitor-一个Firefox扩展,能找出跟Firefox相关的泄漏类型。

10.    IE Leak Detector (Drip/IE Sieve)DripIE Sieve leak detectors帮助网页开发员提升动态网页性能通过报告可避免的因为IE局限的内存泄漏。

11.    Windows Leaks Detector-探测任何Win32应用程序中的任何资源泄漏(内存,句柄等),基于Win API调用钩子。

12.    SAP Memory Analyzer-是一款开源的JAVA内存分析软件,可用于辅助查找JAVA程序的内存泄漏,能容易找到大块内存并验证谁在一直占用它,它是基于Eclipse RCP(Rich Client Platform),可以下载RCP的独立版本或者Eclipse的插件。

13.    DTrace-即动态跟踪Dynamic Tracing,是一款开源软件,能在Unix类似平台运行,用户能够动态检测操作系统内核和用户进程,以更精确地掌握系统的资源使用状况,提高系统性能,减少支持成本,并进行有效的调节。

14.    IBM Rational PurifyPlus-帮助开发人员查明C/C++、托管.NETJavaVB6代码中的性能和可靠性错误。PurifyPlus 将内存错误和泄漏检测、应用程序性能描述、代码覆盖分析等功能组合在一个单一、完整的工具包中。

15.    Parasoft Insure++-针对C/C++应用的运行时错误自动检测工具,它能够自动监测C/C++程序,发现其中存在着的内存破坏、内存泄漏、指针错误和I/O等错误。并通过使用一系列独特的技术(SCI技术和变异测试等),彻底的检查和测试我们的代码,精确定位错误的准确位置并给出详细的诊断信息。能作为Microsoft Visual C++的一个插件运行。

16.    Compuware DevPartner for Visual C++ BoundsChecker Suite-为C++开发者设计的运行错误检测和调试工具软件。作为Microsoft Visual StudioC++ 6.0的一个插件运行。

17.    Electric Software GlowCode-包括内存泄漏检查,code profiler,函数调用跟踪等功能。给C++.Net开发者提供完整的错误诊断,和运行时性能分析工具包。

18.    Compuware DevPartner Java Edition-包含Java内存检测,代码覆盖率测试,代码性能测试,线程死锁,分布式应用等几大功能模块。

19.    Quest JProbe-分析Java的内存泄漏。

20.    ej-technologies JProfiler-一个全功能的Java剖析工具,专用于分析J2SEJ2EE应用程序。它把CPU、执行绪和内存的剖析组合在一个强大的应用中。JProfiler可提供许多IDE整合和应用服务器整合用途。JProfiler直觉式的GUI可以找到效能瓶颈、抓出内存泄漏、并解决执行绪的问题。4.3.2注册码:A-G666#76114F-1olm9mv1i5uuly#0126

21.    BEA JRockit-用来诊断Java内存泄漏并指出根本原因,专门针对Intel平台并得到优化,能在Intel硬件上获得最高的性能。

22.    SciTech Software AB .NET Memory Profiler-找到内存泄漏并优化内存使用针对C#VB.Net,或其它.Net程序。

23.    YourKit .NET & Java Profiler-业界领先的Java.NET程序性能分析工具。

24.    AutomatedQA AQTimeAutomatedQA的获奖产品performance profilingmemory debugging工具集的下一代替换产品,支持Microsoft, Borland, Intel, Compaq GNU编译器。可以为.NETWindows程序生成全面细致的报告,从而帮助您轻松隔离并排除代码中含有的性能问题和内存/资源泄露问题。支持.Net 1.0,1.1,2.0,3.0Windows 32/64位应用程序。

25.    JavaScript Memory Leak Detector-微软全球产品开发欧洲团队(Global Product Development- Europe team, GPDE) 发布的一款调试工具,用来探测JavaScript代码中的内存泄漏,运行为IE系列的一个插件。

解决方法

我们应该:

l  首先从代码审查开始着手,审查代码中可能出现内存泄漏的地方;

l  再次利用一些免费或开源的Java内存泄漏检查工具进行检查;

l  当以上方法都行不通的时候可以采取购买付费的内存泄漏检查工具。

关于内存泄漏检查上有一句名言:

内存泄漏分析是一项比较复杂的工程,人对内存泄漏的深刻理解才是最重要的,因为工具有时候无法检测出内存泄漏,所以关键工作要做好第一步

建议

在公司内部建立起定期的代码检查制度,结合公司的自身的情况,可以每两周或者每月搞一次,每次执行约为四到五天时间(第一天发布检查的代码及本次检查的重点(比如内存泄漏),第二到三天进行代码检查,第四天进行代码检查结果讨论及结果存储,以后一到二周时间进行代码修改及复审),代码的检查贵在平时的积累,而不是靠一时的突击。

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