我是荔园微风，作为一名在IT界整整25年的老兵，今天我们来重新审视一下Windows程序员如何学习Linux环境内存管理。由于很多程序在Windows环境下开发好后，还要部署到Linux服务器上去，所以作为Windows程序员有必要学习Linux环境的内存管理知识。
说到这里，我有必要更正现在一个普遍的误区，有很多人认为内存管理知识不再重要。但其实，内存管理是计算机编程最为基本的知识领域之一。如今很多的脚本语言中确实不必考虑内存如何管理， 但是这并不能说明内存管理已经不再重要。在实际的编程中，理解自己的内存管理器的能力与局限性至关重要。在C/C++语言编程中仍需进行内存管理，这种内存管理增强并提高了C/C++程序的功能和灵活性。
我们现在先要了解内存的分类。一个程序中使用到的数据都是存放在内存空间中的，那么执行一个程序，考虑其高效性和灵活性等就要合理地分配内存。根据内存空间分配方式的不同，可以将内存分为动态内存和静态内存。下面分别对动态内存和静态内存进行讲解。
动态内存
通常当用户无法确定空间大小，或者空间太大、栈上无法分配时，会采用动态内存方式分配内存。比如你要用C语言写一个图书馆借书管理系统，你是无法确定整个系统要处理多少书的借与还工作，书可能很多，也可能很少，书是1000本，还是10000本，还是100000本？你是不是无法确定总数？那怎么办，一般就要用结构体来实现一本书，用链表来实现书册的管理，对每本书的操作那就只能用动态内存分配来做，把一个结构体拿出来，修改信息后再放回链表，就可以实现图书管理。在使用动态内存时，程序员可以自行控制内存的分配和释放。关于分配多少，何时分配与释放等信息，都由程序员根据需要随时实现。
关于动态内存的使用，很多程序员采取能不使用就不使用的原则，原因在于动态内存资源的敏感性。若能够正确地使用并且利用好动态内存，自然会为程序的实现带来效率；但是一旦用不好，就有可能导致整个项目的崩溃。因此，关于动态内存的使用，不同程度的人应遵循不同的使用原则，目的是为了能够使程序安全、正确并且快速地实现其功能。
事物都是有利有弊的，动态内存也不例外。当动态内存为程序带来了巨大的效率的同时，也为程序带来了巨大的风险。使用动态内存会使内存管理变得很复杂。当程序员根据自己的需要动态地分配完内存，就可以得心应手地使用。但是，当不再使用时，切记释放所占的内存空间。所谓的内存泄露就是将内存分配后没有释放，而导致的内存空间减少的现象。计算机的内存空间是有限的，当分配了过多的内存而没有及时释放时，很有可能导致内存不够用，也就是通常所说的内存耗尽。内存分配与释放是配对的，分配的内存在哪里，使用完毕就要释放哪里的内存。在一个大型的项目中，如若多次分配内存，那么释放这些内存的顺序就成为难题。
好，这里我们遇到一个概念，就是内存泄露。我们就来仔细说说这个问题。顺便我们再讲一下内存溢出。内存泄漏（memory leak）是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，有时一次内存泄漏就会造成一些影响，更不要说多处内存泄漏后所引发的更严重的后果。内存溢出（out of memory）指程序申请内存时，没有足够的内存供申请者使用，或者说，给了你一块存储int类型数据的存储空间，但是你却存储long类型的数据，那么结果就是内存不够用，此时就会报错内存溢出。
内存泄漏的积累最终会导致内存溢出。内存溢出就是你要的内存空间超过了系统实际分配给你的空间，此时系统相当于没法满足你的需求，就会报内存溢出的错误。内存泄漏是指你向系统申请分配内存进行使用(new)，可是使用完了以后却不归还(delete)，结果你申请到的那块内存你自己也不能再访问（也许你把它的地址给弄丢了），而系统也不能再次将它分配给需要的程序。就相当于你租了个带铁围栏的田地，你存完东西之后把铁围栏锁上之后，把钥匙丢了，那么结果就是这片田地将无法供其他人使用，也无法被回收。内存溢出问题，比方说栈，栈满时再做进栈必定产生空间溢出叫上溢，栈空时再做退栈也产生空间溢出称为下溢。就是分配的内存不足以放下数据项序列,称为内存溢出。
内存溢出的原因主要有：内存中加载的数据量过于庞大，如一次从数据库取出过多数据；集合类中有对对象的引用，使用完后未清空；代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体；使用的第三方软件中的BUG；启动参数内存值设定的过小。内存溢出的解决方案主要有：修改启动参数，直接增加内存。检查错误日志，查看错误前是否有其它异常或错误。对代码进行走查和分析，找出可能发生内存溢出的位置。重点排查以下几点：检查对数据库查询中，是否有一次获得全部数据的查询。一般来说，如果一次取十万条记录到内存，就可能引起内存溢出。这个问题比较隐蔽，在上线前，数据库中数据较少，不容易出问题，上线后，数据库中数据多了，一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询。检查代码中是否有死循环或递归调用。检查是否有大循环重复产生新对象实体。检查List、Map等集合对象是否有使用完后未清除的问题。List、Map等集合对象会始终存有对对象的引用，使得这些对象不能被回收。也可以使用内存查看工具动态查看内存使用情况。
内存泄漏的分类（按发生方式来分类）有如下几种：
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。
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。
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，导致总会有一块仅且一块内存发生泄漏。比如在类的构造函数中分配内存，在析构函数中却没有释放该内存，所以内存泄漏只会发生一次。
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请的内存。但是对于一个服务器程序，需要运行几周甚至几个月，不及时释放内存也可能导致最终耗尽系统的所有内存。
静态内存
所谓静态内存是指在程序开始运行时由编译器分配的内存，它的分配是在程序开始编译时完成的，不占用CPU资源。程序中的各种变量，在编译源程序时系统就已经为其分配了所需的内存空间，当该变量在作用域内使用完毕时，系统会自动释放所占用的内存空间。变量的分配与释放，都无须程序员自行考虑。不必像动态内存那样，要掌握分配内存的大小、何时分配与释放等细节，因此使用静态内存对程序员来说很方便控制。
使用静态内存减少了很多内存资源的风险，如内存泄露、内存耗尽等问题，但减少了风险的同时也带来了弊端。在使用一个数组时，静态内存会预先定义数组的大小，定义数组前并不确定数组中会存放多少数据，若在使用时，存放在数组中的数据大于数组的容量，那么，就会出现溢出问题；然而存放在数组中的数据小于数组的容量很多时，就会造成内存空间的浪费。
静态内存是由编译器来分配的，释放是由变量的作用域所决定的，即当一个变量定义在一个自定义的功能函数中时，如果这个函数结束，该变量也会随之释放。这样，使用指针由子函数向主函数传递数据类的问题就无法实现了。因为子函数中的变量在子函数结束时，就会被释放，所以无法将值带回到主函数。但是事情总会有解决的办法，那就是可以在主函数中定义变量，在子函数中使用主函数中定义的变量传递值。
动态内存与静态内存总结
动态内存与静态内存是两种不同的分配内存的方式，那么下面我们针对它们在分配方式上存在什么样的区别进行总结。
(1)静态内存的分配是在程序开始编译时完成的，不占用CPU资源；而动态内存的分配是在程序运行时完成的，动态内存的分配与释放都是占用CPU资源的。
(2)静态内存是在栈上分配的；而动态内存是在堆上分配的。
(3)动态内存分配需要指针和引用数据类型的支持，而静态内存不需要。
(4)静态内存分配是在编译前就已经确定了内存块的大小，属于按计划分配内存；而动态内存的分配是在程序运行过程中，根据需要随时分配的，属于按需分配。
(5)静态内存的控制权是交给编译器的，而动态内存的控制权是由程序员决定的。
作者简介：荔园微风，1981年生，高级工程师，浙大工学硕士，软件工程项目主管，做过程序员、软件设计师、系统架构师，早期的Windows程序员，Visual Studio忠实用户，C/C++使用者，是一位在计算机界学习、拼搏、奋斗了25年的老将，经历了UNIX时代、桌面WIN32时代、Web应用时代、云计算时代、手机安卓时代、大数据时代、ICT时代、AI深度学习时代、智能机器时代，我不知道未来还会有什么时代，只记得这一路走来，充满着艰辛与收获，愿同大家一起走下去，充满希望的走下去。
