Java中的substring真的会引起内存泄露么

Posted 2023-03-23

参考技术A 这个bug发生在jdk1.6版本，后续修复了。原因是比如我们有一个1G的字符串a，我们使用substring(0,2)得到了一个只有两个字符的字符串b，如果b的生命周期要长于a或者手动设置a为null，当垃圾回收进行后，a被回收掉，b没有回收掉，那么这1G的内存占用依旧存在，因为b持有这1G大小的字符数组的引用。
所以推荐的方式是substring中生成的字符串与原字符串共享内容数组，这样避免了每次进行substring重新进行字符数组复制。
jdk1.7之后substring的实现抛弃了之前的内容字符数组共享的机制，对于子字符串（自身除外）采用了数组复制实现单个字符串持有自己的应该拥有的内容来避免内存泄漏。

未关闭的文件流会引起内存泄露么？

最近接触了一些面试者，在面试过程中有涉及到内存泄露的问题，其中有不少人回答说，如果文件打开后，没有关闭会导致内存泄露。当被继续追问，为什么会导致内存泄露时，大部分人都没有回答出来。

本文将具体讲一讲 文件(流)未关闭与内存泄露的关系。

什么是内存泄露

• 定义：当生命周期长的实例L 不合理地持有一个生命周期短的实例S，导致S实例无法被正常回收

举例说明

 

上面的代码可能会发生内存泄露

• 我们调用AppSettings.getInstance.setup()传入一个Activity实例
• 当上述的Activity退出时，由于被AppSettings中属性mAppContext持有，进而导致内存泄露。

为什么上面的情况就会发生内存泄露

• 以 Android 为例，GC 回收对象采用GC Roots强引用可到达机制。
• Activity实例被AppSettings.sInstance持有
• AppSettings.sInstance由于是静态，被AppSettings类持有
• AppSettings类被加载它的类加载器持有
• 而类加载器就是GC Roots的一种
• 由于上述关系导致Activity实例无法被回收销毁。

验证是否引起内存泄露

因此，想要证明未关闭的文件流是否导致内存泄露，需要查看文件流是否是GC Roots强引用可到达。

示例代码1（辅助验证GC 发生）

 

 

示例代码2

 

这里我们这样操作

1. 点击textview视图，触发多次testInputStream
2. 过几秒后，我们执行heap dump。
3. 我们使用 MAT 对上一步的dump文件进行分析(需进行格式转换)

 分析上图，我们发现

• FileInputStream 只被 FinalizerReference 这个类(GC Root)持有
• 上述持有的原因是，FileInputStream重写了finalize，会被加入到FinalizerReference的析构处理集合
• 上述引用会随着Finalizer守护线程处理后解除，即FileInputStream实例彻底销毁。

所以，我们再来操作一波，验证上面的结论。

• 然后利用工具执行强制GC回收
• 过几秒后，我们执行heap dump。
• 我们使用 MAT 对上一步的dump文件进行分析(需进行格式转换)
• 堆分析文件，查找MyBufferedReader或者FileInputStream或者InputStreamReader 没有发现这些实例，说明已经GC回收
• 出于谨慎考虑，我们按照包名查找java.io在排除无关实例外，依旧无法找到testInputStream中的实例。再次证明已经被GC回收

因而我们可以确定，正常的使用流，不会导致内存泄露的产生。

当然，如果你刻意显式持有Stream实例，那就另当别论了。

为什么需要关闭流

首先我们看一张图

如上图从左至右有三张表

• file descriptor table 归属于单个进程
• global file table(又称open file table) 归属于系统全局
• inode table 归属于系统全局

从一次文件打开说起

当我们尝试打开文件/path/myfile.txt

1.从inode table 中查找到对应的文件节点

2.根据用户代码的一些参数（比如读写权限等）在open file table 中创建open file 节点

3.将上一步的open file节点信息保存，在file descriptor table中创建 file descriptor

4.返回上一步的file descriptor的索引位置，供应用读写等使用。

file descriptor 和流有什么关系

• 当我们这样FileInputStream("/sdcard/a.txt") 会获取一个file descriptor。
• 出于稳定系统性能和避免因为过多打开文件导致CPU和RAM占用居高的考虑，每个进程都会有可用的file descriptor 限制。
• 所以如果不释放file descriptor，会导致应用后续依赖file descriptor的行为(socket连接，读写文件等)无法进行，甚至是导致进程崩溃。
• 当我们调用FileInputStream.close后，会释放掉这个file descriptor。

因此到这里我们可以说，不关闭流不是内存泄露问题，是资源泄露问题(file descriptor 属于资源)。

不手动关闭会怎样

不手动关闭的真的会发生上面的问题么？ 其实也不完全是。

因为对于这些流的处理，源代码中通常会做一个兜底处理。以FileInputStream为例

 是的，在finalize方法中有调用close来释放file descriptor.

但是finalize方法执行速度不确定，不可靠

所以，我们不能依赖于这种形式，还是要手动调用close来释放file descriptor。

关闭流实践

Java 7 之后，可以使用try-with-resource方式处理

 Kotlin 可以使用use

 当然，还有最基础的手动关闭的形式

 Reference

• https://stackoverflow.com/questions/26541513/why-is-it-good-to-close-an-inputstream
• https://www.reddit.com/r/learnjava/comments/577769/why_do_you_need_to_close_streams/