java优化占用内存的方法(一)

淡淡的烟草味﹌ 2022-07-20 15:07 218阅读 0赞

java做的系统给人的印象是什么？占内存！说道这句话就会有N多人站出来为java辩护，并举出一堆的性能测试报告来证明这一点。其实从理论上来讲java做的系统并不比其他语言开发出来的系统更占用内存，那么为什么却有这么N多理由来证明它确实占内存呢？两个字，陋习。  
（1）别用new Boolean()。  
在很多场景中Boolean类型是必须的，比如JDBC中boolean类型的set与get都是通过Boolean封装传递的，大部分ORM也是用Boolean来封装boolean类型的，比如：  
ps.setBoolean("isClosed",new Boolean(true));  
ps.setBoolean("isClosed",new Boolean(isClosed));  
ps.setBoolean("isClosed",new Boolean(i==3));  
通常这些系统中构造的Boolean实例的个数是相当多的，所以系统中充满了大量Boolean实例小对象，这是相当消耗内存的。Boolean类实际上只要两个实例就够了，一个true的实例，一个false的实例。  
Boolean类提供两了个静态变量：  
public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);  
public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);  
需要的时候只要取这两个变量就可以了，  
比如：  
ps.setBoolean("isClosed",Boolean.TRUE);  
那么象2、3句那样要根据一个boolean变量来创建一个Boolean怎么办呢?可以使用Boolean提供的静态方法： Boolean.valueOf（）  
比如：  
ps.setBoolean("isClosed",Boolean.valueOf(isClosed));  
ps.setBoolean("isClosed",Boolean.valueOf(i==3));  
因为valueOf的内部实现是：return (b ? TRUE : FALSE);  
所以可以节省大量内存。相信如果Java规范直接把Boolean的构造函数规定成private，就再也不会出现这种情况了。  
（2）别用new Integer。  
和Boolean类似，java开发中使用Integer封装int的场合也非常多，并且通常用int表示的数值通常都非常小。SUN SDK中对Integer的实例化进行了优化,Integer类缓存了-128到127这256个状态的Integer，如果使用Integer.valueOf(int i)，传入的int范围正好在此内，就返回静态实例。这样如果我们使用Integer.valueOf代替new Integer的话也将大大降低内存的占用。如果您的系统要在不同的SDK（比如IBM SDK）中使用的话，那么可以自己做了工具类封装一下，比如IntegerUtils.valueOf(),这样就可以在任何SDK中都可以使用这种特性。  
（3）用StringBuffer代替字符串相加。这个我就不多讲了，因为已经被人讲过N次了。我只想将一个不是笑话的笑话，我在看国内某“著名”java开发的WEB系统的源码中，竟然发现其中大量的使用字符串相加，一个拼装SQL语句的方法中竟然最多构造了将近100个string实例。无语中！  
（4）过滥使用哈希表，有一定开发经验的开发人员经常会使用hash表（hash表在JDK中的一个实现就是HashMap）来缓存一些数据，从而提高系统的运行速度。比如使用HashMap缓存一些物料信息、人员信息等基础资料，这在提高系统速度的同时也加大了系统的内存占用，特别是当缓存的资料比较多的时候。其实我们可以使用操作系统中的缓存的概念来解决这个问题，也就是给被缓存的分配一个一定大小的缓存容器，按照一定的算法淘汰不需要继续缓存的对象，这样一方面会因为进行了对象缓存而提高了系统的运行效率，同时由于缓存容器不是无限制扩大，从而也减少了系统的内存占用。现在有很多开源的缓存实现项目，比如ehcache、oscache等，这些项目都实现了FIFO、MRU等常见的缓存算法。  
（5）避免过深的类层次结构和过深的方法调用。因为这两者都是非常占用内存的（特别是方法调用更是堆栈空间的消耗大户）。  
（6）变量只有在用到它的时候才定义和实例化。  
（7）尽量避免使用static变量，类内私有常量可以用final来代替。

java内存管理的思想(主要来源于thinking in java)

**Java内存管理特点**  
Java一个最大的优点就是取消了指针，由垃圾收集器来自动管理内存的回收。程序员不需要通过调用函数来释放内存。

**1、Java的内存管理就是对象的分配和释放问题。**  
在Java中，程序员需要通过关键字new为每个对象申请内存空间 (基本类型除外)，所有的对象都在堆 (Heap)中分配空间。  
对象的释放是由GC决定和执行的。  
在Java中，内存的分配是由程序完成的，而内存的释放是有GC完成的，这种收支两条线的方法简化了程序员的工作。但也加重了JVM的工作。这也是Java程序运行速度较慢的原因之一。

GC释放空间方法：  
监控每一个对象的运行状态，包括对象的申请、引用、被引用、赋值等。当该对象不再被引用时，释放对象。

**2、内存管理结构**  
Java使用有向图的方式进行内存管理，对于程序的每一个时刻，我们都有一个有向图表示JVM的内存分配情况。

将对象考虑为有向图的顶点，将引用关系考虑为图的有向边，有向边从引用者指向被引对象。另外，每个线程对象可以作为一个图的起始顶点，例如大多程序从main进程开始执行，那么该图就是以main进程顶点开始的一棵根树。在这个有向图中，根顶点可达的对象都是有效对象，GC将不回收这些对象。如果某个对象 (连通子图)与这个根顶点不可达(注意，该图为有向图)，那么我们认为这个(这些)对象不再被引用，可以被GC回收。

**3、使用有向图方式管理内存的优缺点**  
Java使用有向图的方式进行内存管理，可以消除引用循环的问题，例如有三个对象，相互引用，只要它们和根进程不可达的，那么GC也是可以回收它们的。  
这种方式的优点是管理内存的精度很高，但是效率较低。

\++：  
另外一种常用的内存管理技术是使用计数器，例如COM模型采用计数器方式管理构件，它与有向图相比，精度行低(很难处理循环引用的问题)，但执行效率很高。

**★ Java的内存泄露**  
Java虽然由GC来回收内存，但也是存在泄露问题的，只是比C++小一点。

**1、与C++的比较**  
c++所有对象的分配和回收都需要由用户来管理。即需要管理点，也需要管理边。若存在不可达的点，无法在回收分配给那个点的内存，导致内存泄露。存在无用的对象引用，自然也会导致内存泄露。  
Java由GC来管理内存回收，GC将回收不可达的对象占用的内存空间。所以，Java需要考虑的内存泄露问题主要是那些被引用但无用的对象——即指要管理边就可以。被引用但无用的对象，程序引用了该对象，但后续不会再使用它。它占用的内存空间就浪费了。  
如果存在对象的引用，这个对象就被定义为“活动的”，同时不会被释放。

**2、Java内存泄露处理**  
处理Java的内存泄露问题：确认该对象不再会被使用。  
典型的做法——  
把对象数据成员设为null  
从集合中移除该对象  
注意，当局部变量不需要时，不需明显的设为null，因为一个方法执行完毕时，这些引用会自动被清理。

例子：  
List myList=new ArrayList();  
for (int i=1;i<100; i++)  
\{  
Object o=new Object();  
myList.add(o);  
o=null;  
\}  
//此时，所有的Object对象都没有被释放，因为变量myList引用这些对象。

当myList后来不再用到，将之设为null，释放所有它引用的对象。之后GC便会回收这些对象占用的内存。

**★ 对GC操作**  
对GC的操作并不一定能达到管理内存的效果。

GC对于程序员来说基本是透明的，不可见的。我们只有几个函数可以访问GC，例如运行GC的函数System.gc()，System.。  
但是根据Java语言规范定义， System.gc()函数不保证JVM的垃圾收集器一定会执行。因为，不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC。通常，GC的线程的优先级别较低。

JVM调用GC的策略有很多种，有的是内存使用到达一定程度时，GC才开始工作，也有定时执行的，有的是平缓执行GC，有的是中断式执行GC。但通常来说，我们不需要关心这些。除非在一些特定的场合，GC的执行影响应用程序的性能，例如对于基于Web的实时系统，如网络游戏等，用户不希望GC突然中断应用程序执行而进行垃圾回收，那么我们需要调整GC的参数，让GC能够通过平缓的方式释放内存，例如将垃圾回收分解为一系列的小步骤执行，Sun提供的HotSpot JVM就支持这一特性。

**★ 内存泄露检测**  
市场上已有几种专业检查Java内存泄漏的工具，它们的基本工作原理大同小异，都是通过监测Java程序运行时，所有对象的申请、释放等动作，将内存管理的所有信息进行统计、分析、可视化。开发人员将根据这些信息判断程序是否有内存泄漏问题。这些工具包括Optimizeit Profiler，JProbe Profiler，JinSight , Rational 公司的Purify等。

在运行过程中，我们可以随时观察内存的使用情况，通过这种方式，我们可以很快找到那些长期不被释放，并且不再使用的对象。我们通过检查这些对象的生存周期，确认其是否为内存泄露。

**★ 软引用**  
特点：只有当内存不够的时候才回收这类内存，同时又保证在Java抛出OutOfMemory异常之前，被设置为null。  
保证最大限度的使用内存而不引起OutOfMemory异常。  
在某些时候对软引用的使用会降低应用的运行效率与性能，例如：应用软引用的对象的初始化过程较为耗时，或者对象的状态在程序的运行过程中发生了变化，都会给重新创建对象与初始化对象带来不同程度的麻烦。

用途：

可以用于实现一些常用资源的缓存，实现Cache的功能  
处理一些占用内存大而且声明周期较长，但使用并不频繁的对象时应尽量应用该技术

**★ java程序设计中有关内存管理的经验**

1．最基本的建议是尽早释放无用对象的引用。如：...  
A a = new A();  
//应用a对象  
a = null; //当使用对象a之后主动将其设置为空  
….  
注：如果a 是方法的返回值，不要做这样的处理，否则你从该方法中得到的返回值永远为空，而且这种错误不易被发现、排除 2．尽量少用finalize函数。它会加大GC的工作量。  
3．如果需要使用经常用到的图片，可以使用soft应用类型。它尽可能把图片保存在内存中  
4．注意集合数据类型，包括数组、树、图、链表等数据结构，这些数据结构对GC来说，回收更为复杂。  
5．尽量避免在类的默认构造器中创建、初始化大量的对象，防止在调用其自类的构造器时造成不必要的内存资源浪费  
6．尽量避免强制系统做垃圾内存的回收，增长系统做垃圾回收的最终时间  
7．尽量避免显式申请数组空间  
8．尽量做远程方法调用类应用开发时使用瞬间值变量，除非远程调用端需要获取该瞬间值变量的值。  
9．尽量在合适的场景下使用对象池技术以提高系统性能。