一、什么是内存泄漏（memory leak）

可达性分析算法来判断对象是否是不再使用的对象，本质都是判断一个对象是否还被引用。那么对于这种情况下，由于代码的实现不同就会出现很多种内存泄漏问题（让JVM误以为此对象还在引用中，无法回收，造成内存泄漏）。

用一句话来概括：对象还在被使用，但不需要。

二、如何理解内存泄漏

严格来说，只有对象不会再被程序用到了，但是GC又不能回收他们的情况，才叫内存泄漏。

但实际情况很多时候一些不太好的实践（或疏忽）会导致对象的生命周期变得很长甚至导致OOM，也可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。

例如：对象X引用对象Y，X的生命周期比Y的生命周期长;那么当Y生命周期结束的时候，X依然引用着Y，这时候，垃圾回收期是不会回收对象Y的;

如果对象X还引用着生命周期比较短的A、B、C，对象A又引用着对象 a、b、c，这样就可能造成大量无用的对象不能被回收，进而占据了内存资源，造成内存泄漏，直到内存溢出。

这种情况就可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。

这里就要说一下内存泄漏与内存溢出的关系:

1．内存泄漏（ memory leak )

申请了内存用完了不释放，比如一共有1024M的内存，分配了512M的内存一直不回收，那么可以用的内存只有512M 了，仿佛泄露掉了一部分;

通俗一点讲的话,内存泄漏就是【占着茅坑不拉shi】

2．内存溢出（out of memory)

申请内存时，没有足够的内存可以使用;

通俗一点儿讲，一个厕所就三个坑，有两个站着茅坑不走的(内存泄漏），剩下最后一个坑，厕所表示接待压力很大，这时候一下子来了两个人，坑位（内存）就不够了，内存泄漏变成内存溢出了。

可见，内存泄漏和内存溢出的关系:内存泄漏的增多，最终会导致内存溢出。

三、Java中内存泄漏的八种情况

3.1 静态集合类

静态集合类，如HashMap、LinkedList等等。如果这些容器为静态的，那么它们的生命周期与JVM程序一致，则容器中的对象在程序结束之前将不能被释放，从而造成内存泄漏。

简单而言，长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用，尽管短生命周期的对象不再使用，但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收。

实例代码：

public class MemoryLeak {
    //静态变量，生命周期与JVM相同
    static List list = new ArrayList();

    public void oomTests() {
        //局部变量
        Object obj = new Object();
        list.add(obj);
    }
}

长生命周期的对象（list）持有短生命周期对象（obj）的引用，尽管obj不再使用，但是list持有它，导致obj不能被回收。这就造成了内存泄漏。

3.2 单例模式

单例模式，和静态集合导致内存泄露的原因类似，因为单例的静态特性，它的生命周期和JVM 的生命周期一样长，所以如果单例对象如果持有外部对象的引用，那么这个外部对象也不会被回收，那么就会造成内存泄漏。

3.3 内部类持有外部类

内部类持有外部类，如果一个外部类的实例对象的方法返回了一个内部类的实例对象。

这个内部类对象被长期引用了，即使那个外部类实例对象不再被使用，但由于内部类持有外部类的实例对象，这个外部类对象将不会被垃圾回收，这也会造成内存泄漏。

3.4 各种连接，如数据库连接、网络连接和IO连接等

各种连接，如数据库连接、网络连接和IO连接等。

在对数据库进行操作的过程中，首先需要建立与数据库的连接，当不再使用时，需要调用close方法来释放与数据库的连接。只有连接被关闭后，垃圾回收器才会回收对应的对象。

否则，如果在访问数据库的过程中，对Connection、Statement或ResultSet不显性地关闭，将会造成大量的对象无法被回收，从而引起内存泄漏。

示例代码：

public static void main(String[] args) {
        try {
            Connection conn = null;
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            conn = DriverManager.getConnection("url", "", "");
        } catch (Exception throwable) {
            throwable.printStackTrace();
        } finally {
            //1.关闭结果集statement
            //2.关闭声明的对象resultSet
            //3.关闭连接connection
        }
    }

如果finally中的关闭操作不做，就会导致内存泄漏。

3.5 变量不合理的作用域

变量不合理的作用域。一般而言，一个变量的定义的作用范围大于其使用范围，很有可能会造成内存泄漏。另一方面，如果没有及时地把对象设置为null，很有可能导致内存泄漏的发生。

public class UsingRandom {
    private String msg;
    public void receiveMsg(){
        //从网络中接受数据保存到msg中
        readFromNet();
        //把msg保存到数据库中
        saveDB();
    }
}

如上面这个伪代码，通过readFromNet方法把接受的消息保存在变量msg中，然后调用saveDB方法把msg的内容保存到数据库中，此时msg已经就没用了，由于msg的生命周期与对象的生命周期相同，此时msg还不能回收，因此造成了内存泄漏。

实际上这个msg变量可以放在receiveMsg方法内部，当方法使用完，那么msg的生命周期也就结束，此时就可以回收了。

public class UsingRandom {
    public void receiveMsg(){
        //声明成局部变量
        private String msg;
        //从网络中接受数据保存到msg中
        readFromNet();
        //把msg保存到数据库中
        saveDB();
    }
}

还有一种方法，在使用完msg后，把msg设置为null，这样垃圾回收器也会回收msg的内存空间。

public class UsingRandom {
    private String msg;
    public void receiveMsg(){
        //从网络中接受数据保存到msg中
        readFromNet();
        //把msg保存到数据库中
        saveDB();
        //回收msg的内存空间
        msg = null;
    }
}

3.6 改变哈希值

当一个对象被存储进HashSet集合中以后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段了。

否则，对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了，在这种情况下，即使在contains方法使用该对象的当前引用作为的参数去HashSet集合中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从HashSet集合中单独删除当前对象，造成内存泄漏。

比如下面这个程序就造成了内存泄漏：

public class ChangeHashCode {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet set = new HashSet();
        Person p1 = new Person(1001, "AA");
        Person p2 = new Person(1002, "BB");

        set.add(p1);
        set.add(p2);

        p1.name = "CC";//导致了内存的泄漏
        set.remove(p1); //删除失败

        System.out.println(set);

        set.add(new Person(1001, "CC"));
        System.out.println(set);

        set.add(new Person(1001, "AA"));
        System.out.println(set);

    }
}

class Person {
    int id;
    String name;

    public Person(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Person)) return false;

        Person person = (Person) o;

        if (id != person.id) return false;
        return Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = id;
        result = 31 * result + (name != null ? name.hashCode() : 0);
        return result;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

这也是String 为什么被设置成了不可变类型，我们可以放心地把String存入 HashSet，或者把String 当做HashMap的 key值;

当我们想把自己定义的类保存到散列表的时候，需要保证对象的hashCode不可变。

3.7 缓存泄露

内存泄漏的另一个常见来源是缓存，一旦你把对象引用放入到缓存中，他就很容易遗忘。

比如:之前项目在一次上线的时候，应用启动奇慢直到夯死，就是因为代码中会加载一个表中的数据到缓存（内存)中，测试环境只有几百条数据，但是生产环境有几百万的数据。

对于这个问题，可以使用WeakHashMap代表缓存，此种Map的特点是，当除了自身有对key的引用外，此key没有其他引用那么此map会自动丢弃此值。

3.8 监听器和回调

内存泄漏第三个常见来源是监听器和其他回调，如果客户端在你实现的API中注册回调，却没有显示的取消，那么就会积聚。

需要确保回调立即被当作垃圾回收的最佳方法是只保存它的弱引用，例如将他们保存成为WeakHashMap中的键。

四、内存泄漏案例分析

4.1 案例代码

public class Stack {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public Stack() {
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    //入栈
    public void push(Object e) { 
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }

    //出栈
    public Object pop() { 
        if (size == 0)
            throw new EmptyStackException();
        return elements[--size];
    }
    
    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
        }
    }
}

4.2 案例分析

上述程序并没有明显的逻辑错误，但是这段程序有一个内存泄漏，随着GC活动的增加，或者内存占用的不断增加，程序性能的降低就会表现出来，严重时可导致内存泄漏，但是这种失败情况相对较少。

代码的主要问题在pop函数，假设这个栈一直增长，当进行大量的pop操作时，由于引用未进行置空，gc是不会释放的。

如果栈先增长，在收缩，那么从栈中弹出的对象将不会被当作垃圾回收，即使程序不再使用栈中的这些对象，他们也不会回收，因为栈中仍然保存这对象的引用，俗称过期引用，这个内存泄露很隐蔽。

4.3 解决方法：

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

一旦引用过期，清空这些引用，将引用置空。