作者 | 葡萄城技術(shù)團(tuán)隊
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前言
過去，我們?yōu)g覽靜態(tài)網(wǎng)站時無須過多關(guān)注內(nèi)存管理，因?yàn)榧虞d新頁面時，之前的頁面信息會從內(nèi)存中刪除。然而，隨著單頁 Web 應(yīng)用（SPA）的興起，應(yīng)用程序消耗的內(nèi)存越來越多，這不僅會降低瀏覽器性能，甚至?xí)?dǎo)致瀏覽器卡死。因此，在編碼實(shí)踐中，開發(fā)人員需要更加關(guān)注與內(nèi)存相關(guān)的內(nèi)容。因此，小編今天將為大家介紹 JAVA 內(nèi)存泄漏的編程模式，并提供一些內(nèi)存管理的改進(jìn)方法。
什么是內(nèi)存泄漏以及如何發(fā)現(xiàn)它？
什么是內(nèi)存泄漏？
Java 對象被保存在瀏覽器內(nèi)存的堆中，并通過引用方式訪問。值得一提的是，Java 垃圾回收器則運(yùn)行于后臺，并通過識別無法訪問的對象來釋放并恢復(fù)底層存儲空間，從而保證 Java 引擎的良好運(yùn)行狀態(tài)。
當(dāng)內(nèi)存中的對象在垃圾回收周期中應(yīng)該被清理時，若它們被另一個仍然存在于內(nèi)存中的對象通過一個意外的引用所持有，就會引發(fā)內(nèi)存泄漏問題。這種情況下，冗余對象會繼續(xù)占據(jù)內(nèi)存空間，導(dǎo)致應(yīng)用程序消耗過多的內(nèi)存資源，并可能導(dǎo)致性能下降和表現(xiàn)不佳的情況出現(xiàn)。因此，及時清理無用對象并釋放內(nèi)存資源是至關(guān)重要的，以確保應(yīng)用程序的正常運(yùn)行和良好的性能表現(xiàn)。
如何發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏？
那么如何知道代碼中是否存在內(nèi)存泄漏？內(nèi)存泄漏往往隱蔽且很難檢測和定位。即使代碼中存在內(nèi)存泄漏，瀏覽器在運(yùn)行時也不會返回任何錯誤。如果注意到頁面的性能逐漸下降，可以使用瀏覽器內(nèi)置的工具來確定是否存在內(nèi)存泄漏以及是哪個對象引起的。
任務(wù)管理器（不要與操作系統(tǒng)的任務(wù)管理器混淆）提供了瀏覽器中所有選項卡和進(jìn)程的概覽。Chrome 中，可以通過在 linux 和 windows 操作系統(tǒng)上按 Shift+Esc 來打開任務(wù)管理器；而在 Firefox 中，通過在地址欄中鍵入 about:performance 則可以訪問內(nèi)置的管理器，它可以顯示每個標(biāo)簽的 Java 內(nèi)存占用情況。如果網(wǎng)站停留在那里什么都不做，但 Java 內(nèi)存使用量逐漸增加，那很可能是存在內(nèi)存泄漏。
開發(fā)者工具提供了一些先進(jìn)的內(nèi)存管理方法，例如，使用 Chrome 瀏覽器的性能記錄工具，可以對頁面的性能進(jìn)行可視化分析。在這個過程中，可以通過一些指標(biāo)來判斷是否存在內(nèi)存泄漏問題，比如堆內(nèi)存使用量增加的情況，并及時采取措施解決這些問題，以確保應(yīng)用程序的正常運(yùn)行和良好的性能表現(xiàn)。
另外，通過 Chrome 和 Firefox 的開發(fā)者工具提供的內(nèi)存工具，可以進(jìn)一步探索內(nèi)存使用情況。隊列內(nèi)存使用快照的比較可以顯示在兩個快照之間分配了多少內(nèi)存以及分配的位置，并提供額外信息來幫助識別代碼中存在問題的對象。這些工具為開發(fā)者提供了便利，能夠更好地進(jìn)行內(nèi)存管理和性能優(yōu)化，提高應(yīng)用程序的質(zhì)量和性能。
Java 代碼中常見的內(nèi)存泄漏的常見來源：
研究內(nèi)存泄漏問題就相當(dāng)于尋找符合垃圾回收機(jī)制的編程方式，有效避免對象引用的問題。下面小編就為大家介紹幾個常見的容易導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的地方：
1. 全局變量
全局變量始終存儲在根目錄下，且永遠(yuǎn)不會被回收。而在 Java 的開發(fā)中，一些錯誤會導(dǎo)致局部變量被轉(zhuǎn)換到了全局，尤其是在非嚴(yán)格的代碼模式下。下面是兩個常見的局部變量被轉(zhuǎn)化到全局變量的情況：
- 為未聲明的變量賦值
- 使用 this 指向全局對象。
leaking1 = 'I leak into the global scope'; // 為未聲明的變量賦值
this.leaking2 = 'I also leak into the global scope'; // 使用this指向全局對象
};
createGlobalVariables;
window.leaking1;
window.leaking2;
** 注意：** 嚴(yán)格模式（"use strict"）將幫助您避免上面示例中的內(nèi)存泄漏和控制臺錯誤。
2. 閉包
函數(shù)中定義的變量會在函數(shù)退出調(diào)用棧并且在函數(shù)外部沒有指向它的引用時被清除。而閉包則會保持被引用的變量一直存在，即便函數(shù)的執(zhí)行已經(jīng)終止。
functionouter{
constpotentiallyHugeArray = [];
returnfunctioninner{
potentiallyHugeArray.push('Hello'); // function inner is closed over the potentiallyHugeArray variable
console.log('Hello');
};
};
constsayHello = outer; // contAIns definition of the function inner
functionrepeat(fn, num) {
for(leti = 0; i < num; i++){
fn;
}
}
repeat(sayHello, 10); // each sayHello call pushes another 'Hello' to the potentiallyHugeArray
// now imagine repeat(sayHello, 100000)
在這個例子中，potentiallyHugeArray 從未被任何函數(shù)返回，也無法被訪問，但它的大小會隨著調(diào)用 inner 方法的次數(shù)而增長。
3. 定時器
在 Java 中，使用使用 setTimeout 或 setInterval 函數(shù)引用對象是防止對象被垃圾回收的最常見方法。當(dāng)在代碼中設(shè)置循環(huán)定時器（可以使 setTimeout 表現(xiàn)得像 setInterval，即使其遞歸）時，只要回調(diào)可調(diào)用，定時器回調(diào)對象的引用就會永遠(yuǎn)保持活動狀態(tài)。
例如下面的這段代碼，只有在移除定時器后，data 對象才會被垃圾回收。在沒有移除 setInterval 之前，它永遠(yuǎn)不會被刪除，并且 data.hugeString 會一直保留在內(nèi)存中，直到應(yīng)用程序停止。
functionsetCallback{
constdata = {
counter: 0,
hugeString: newArray(100000).join('x')
};
returnfunctioncb{
data.counter++; // data object is now part of the callback's scope
console.log(data.counter);
}
}
setInterval(setCallback, 1000); // how do we stop it?
那么應(yīng)該如何避免上述這種情況的發(fā)生呢？可以從以下兩個方法入手：
- 注意定時器回調(diào)引用的對象。
- 必要時取消定時器。
如下方的代碼所示：
functionsetCallback{
// 'unpacking' the data object
letcounter = 0;
consthugeString = newArray(100000).join('x'); // gets removed when the setCallback returns
returnfunctioncb{
counter++; // only counter is part of the callback's scope
console.log(counter);
}
}
consttimerId = setInterval(setCallback, 1000); // saving the interval ID
// doing something ...
clearInterval(timerId); // stopping the timer i.e. if button pressed
4. 事件監(jiān)聽
活動的事件監(jiān)聽器會阻止其范圍內(nèi)的所有變量被回收。一旦添加，事件監(jiān)聽器會一直生效，直到下面兩種情況的發(fā)生：
- 通過 removeEventListener 移除。
- 相關(guān)聯(lián)的 DOM 元素被移除。
在下面的示例中，使用匿名內(nèi)聯(lián)函數(shù)作為事件監(jiān)聽器，這意味著它不能與 removeEventListener 一起使用。此外，由于 document 不能被移除，觸發(fā)方法中的內(nèi)容會一直駐留內(nèi)存，即使只使用它觸發(fā)一次。
consthugeString = newArray(100000).join('x');
document.addEventListener('keyup', function{ // anonymous inline function - can't remove it
doSomething(hugeString); // hugeString is now forever kept in the callback's scope
});
那么如何避免這種情況呢？可以通過 removeEventListener 釋放監(jiān)聽器：
functionlistener{
doSomething(hugeString);
}
document.addEventListener('keyup', listener); // named function can be referenced here...
document.removeEventListener('keyup', listener); // ...and here
如果事件監(jiān)聽器只需要運(yùn)行一次，addEventListener 可以帶有第三個參數(shù)，一個提供附加選項的對象。只要將 {once: true} 作為第三個參數(shù)傳遞給 addEventListener ，監(jiān)聽器將在事件處理一次后自動刪除。
document.addEventListener('keyup', functionlistener{
doSomething(hugeString);
}, {once: true}); // listener will be removed after running once
5. 緩存
如果不斷向緩存中添加內(nèi)容，而未使用的對象也沒有移除，也沒有限制緩存的大小，那么緩存的大小就會無限增長：
letuser_1 = { name: "Peter", id: 12345};
letuser_2 = { name: "Mark", id: 54321};
constmapCache = newMap;
functioncache(obj){
if(!mapCache.has(obj)){
constvalue = `${obj.name}has an id of ${obj.id}`;
mapCache.set(obj, value);
return[value, 'computed'];
}
return[mapCache.get(obj), 'cached'];
}
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'computed']
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'cached']
cache(user_2); // ['Mark has an id of 54321', 'computed']
console.log(mapCache); // ((…) => "Peter has an id of 12345", (…) => "Mark has an id of 54321")
user_1 = null; // removing the inactive user
// Garbage Collector
console.log(mapCache); // ((…) => "Peter has an id of 12345", (…) => "Mark has an id of 54321") // first entry is still in cache
為了解決這個問題，需要清除不需要的緩存：
一種有效的解決內(nèi)存泄漏問題的方法是使用 WeakMap。它是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中鍵引用被保持為弱引用，并且僅接受對象作為鍵。如果使用對象作為鍵，并且它是唯一引用該對象的引用，相關(guān)條目將從緩存中移除，并進(jìn)行垃圾回收。在下面的示例中，當(dāng)替換 user_1 后，與之關(guān)聯(lián)的條目將在下一次垃圾回收時自動從 WeakMap 中移除。
letuser_1 = { name: "Peter", id: 12345};
letuser_2 = { name: "Mark", id: 54321};
constweakMapCache = newWeakMap;
functioncache(obj){
// ...same as above, but with weakMapCache
return[weakMapCache.get(obj), 'cached'];
}
cache(user_1); // ['Peter has an id of 12345', 'computed']
cache(user_2); // ['Mark has an id of 54321', 'computed']
console.log(weakMapCache); // ((…) => "Peter has an id of 12345", (…) => "Mark has an id of 54321"}
user_1 = null; // removing the inactive user
// Garbage Collector
console.log(weakMapCache); // ((…) => "Mark has an id of 54321") - first entry gets garbage collected
結(jié)論
對于復(fù)雜的應(yīng)用程序，檢測和修復(fù) Java 內(nèi)存泄漏問題可能是一項非常艱巨的任務(wù)。了解內(nèi)存泄漏的常見原因以防止它們發(fā)生是非常重要的。在涉及內(nèi)存和性能方面，最重要的是用戶體驗(yàn)，這才是最重要的。
