JAVA系统中内存泄漏测试方法的研究(3)

在实践中，可以分别在系统运行四个小时、八个小时、十二个小时和二十四个小时时间点记录当时的内存状态（即抓取当时的内存快照，是工具提供的功能，这个快照也是供下一步分析使用），找出实例个数增长的前十位的类，记录下这十个类的名称和当前实例的个数。在记录完数据后，点击Profiler中右上角的Mark按钮，将该点的状态作为下一次记录数据时的比较点。

图4：Profiler 堆视图

系统运行二十四小时以后可以得到四个内存快照。对这四个内存快照进行综合分析，如果每一次快照的内存使用都比上一次有增长，可以认定系统存在内存泄漏，找出在四个快照中实例个数都保持增长的类，这些类可以初步被认定为存在泄漏。

5  分析与定位

通过上面的数据收集和初步分析，可以得出初步结论：系统是否存在内存泄漏和哪些对象存在泄漏（被泄漏），如果结论是存在泄漏，就可以进入分析和定位阶段了。

前面已经谈到Java中的内存泄漏就是无意识的对象保持，简单地讲就是因为编码的错误导致了一条本来不应该存在的引用链的存在（从而导致了被引用的对象无法释放），因此内存泄漏分析的任务就是找出这条多余的引用链，并找到其形成的原因。前面还讲到过牵引对象，包括已经加载的类的静态变量和处于活动线程的堆栈空间的变量。由于活动线程的堆栈空间是迅速变化的，处于堆栈空间内的牵引对象集合是迅速变化的，而作为类的静态变量的牵引对象的集合在系统运行期间是相对稳定的。

对每个被泄漏的实例对象，必然存在一条从某个牵引对象出发到达该对象的引用链。处于堆栈空间的牵引对象在被从栈中弹出后就失去其牵引的能力，变为非牵引对象，因此，在长时间的运行后，被泄露的对象基本上都是被作为类的静态变量的牵引对象牵引。

Profiler的内存视图除了堆视图以外，还包括实例分配视图（图5）和实例引用图（图6）。

Profiler的实例引用图为找出从牵引对象到泄漏对象的引用链提供了非常直接的方法，其界面的第二个栏目中显示的就是从泄漏对象出发的逆向引用链。需要注意的是，当一个类的实例存在泄漏时，并非其所有的实例都是被泄漏的，往往只有一部分是被泄漏对象，其它则是正常使用的对象，要判断哪些是正常的引用链，哪些是不正常的引用链（引起泄漏的引用链）。通过抽取多个实例进行引用图的分析统计以后，可以找出一条或者多条从牵引对象出发的引用链，下面的任务就是找出这条引用链形成的原因。

实例分配图提供的功能是对每个类的实例的分配位置进行统计，查看实例分配的统计结果对于分析引用链的形成具有一定的作用，因为找到分配链与引用链的交点往往就可以找到了引用链形成的原因，下面将具体介绍。

图5：实例分配图

图6：实例引用图

设想一个实例对象a在方法f中被分配，最终被实例对象b所引用，下面来分析从b到a的引用链可能的形成原因。方法f在创建对象a后，对它的使用分为四种情况：1、将a作为返回值返回；2、将a作为参数调用其它方法；3、在方法内部将a的引用传递给其它对象；4、其它情况。其中情况4不会造成由b到a的引用链的生成，不用考虑。下面考虑其它三种情况：对于1、2两种情况，其造成的结果都是在另一个方法内部获得了对象a的引用，它的分析与方法f的分析完全一样（递归分析）；考虑第3种情况：1、假设方法f直接将对象a的引用加入到对象b，则对象b到a的引用链就找到了，分析结束；2、假设方法f将对象a的引用加入到对象c，则接下来就需要跟踪对象c的使用，对象c的分析比对象a的分析步骤更多一些，但大体原理都是一样的，就是跟踪对象从创建后被使用的历程，最终找到其被牵引对象引用的原因。

现在将泄漏对象的引用链以及引用链形成的原因找到了，内存泄漏测试与分析的工作就到此结束，接下来的工作就是修改相应的设计或者实现中的错误了。

6  总结

使用上述的测试和分析方法，在实践中先后进行了三次测试，找出了好几处内存泄漏错误。系统的稳定性得到很大程度的提高，最初运行1~2天就抛出内存溢出异常，修改完成后，系统从未出现过内存溢出异常。此方法适用于任何使用Java语言开发的、对稳定性有比较高要求的软件系统。

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