面试题：Java对象销毁机制及内存泄漏隐患分析

Java垃圾回收机制判定对象可销毁的方式

引用计数法：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1。当计数器值为0时，就意味着这个对象没有任何地方被引用，该对象就可以被销毁。但是Java虚拟机并没有采用这种方式，因为它很难解决对象之间相互循环引用的问题。例如，对象A持有对象B的引用，对象B也持有对象A的引用，即使这两个对象在外部都不再被使用，但它们的引用计数都不会为0，导致无法被回收。
可达性分析算法：Java虚拟机采用该算法来判定对象是否可被销毁。该算法以一系列称为 “GC Roots” 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，即可以被销毁。在Java中，可作为GC Roots的对象包括：
- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象：比如方法中的局部变量所指向的对象。
- 方法区中类静态属性引用的对象：例如类的静态成员变量指向的对象。
- 方法区中常量引用的对象：如字符串常量池中的字符串对象。
- 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

实际开发中可能导致内存泄漏的情况及避免方法

静态集合类导致的内存泄漏
- 情况描述：当静态集合类（如HashMap、ArrayList等）被定义为静态成员变量时，如果向其中添加对象后没有及时清理，即使这些对象在程序其他地方不再使用，但由于静态集合类的生命周期与应用程序相同，这些对象不会被垃圾回收，从而导致内存泄漏。例如，在一个工具类中定义了一个静态HashMap，并在不同地方向其中添加对象，但没有提供相应的清理方法，随着程序运行，HashMap中积累的对象越来越多，占用内存也越来越大。
- 避免方法：尽量避免使用静态集合类来长时间保存对象。如果确实需要使用，提供清理方法，在对象不再需要时及时从集合中移除。例如，为上述工具类添加一个clear()方法，在合适的时机调用该方法清理HashMap中的对象。
监听器和回调未注销导致的内存泄漏
- 情况描述：在使用监听器模式或回调机制时，如果注册了监听器或回调，但在对象不再使用时没有注销，被监听对象或回调对象会持有对注册对象的引用，导致注册对象无法被垃圾回收。比如，在一个图形界面应用中，一个组件注册了一个监听器，但在组件销毁时没有注销监听器，监听器会一直持有对组件的引用，使得组件及其相关资源无法被回收。
- 避免方法：在对象的生命周期结束时，确保及时注销监听器或回调。例如，在组件的销毁方法中添加注销监听器的代码。
数据库连接、文件句柄等资源未关闭导致的内存泄漏
- 情况描述：在使用数据库连接、文件句柄等资源时，如果在使用完毕后没有正确关闭，这些资源会一直占用系统资源，并且相关对象可能不会被垃圾回收，造成内存泄漏。例如，在进行数据库操作时，获取了数据库连接Connection对象，但在操作完成后没有调用connection.close()方法关闭连接，连接对象会一直占用内存和数据库资源。
- 避免方法：使用try - finally块或Java 7引入的try - with - resources语句来确保资源被正确关闭。例如，对于数据库连接：

try (Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password)) {
    // 数据库操作
} catch (SQLException e) {
    e.printStackTrace();
}

内部类持有外部类引用导致的内存泄漏
- 情况描述：非静态内部类会隐式持有外部类的引用，如果内部类对象的生命周期比外部类对象长，外部类对象在应该被销毁时，由于内部类的引用而无法被垃圾回收，从而导致内存泄漏。比如，在一个Activity中定义了一个非静态内部类作为线程类，当Activity销毁时，如果线程还在运行，线程（内部类对象）会持有Activity（外部类对象）的引用，使得Activity及其相关资源无法被回收。
- 避免方法：将内部类定义为静态内部类，如果内部类需要访问外部类的成员，可以通过弱引用的方式来持有外部类对象。例如：

public class OuterClass {
    private static class InnerClass {
        private WeakReference<OuterClass> outerWeakRef;
        public InnerClass(OuterClass outer) {
            outerWeakRef = new WeakReference<>(outer);
        }
        // 内部类方法
    }
}

缓存导致的内存泄漏
- 情况描述：当使用缓存来存储对象时，如果缓存没有设置合理的大小限制或过期策略，随着对象不断加入缓存，缓存占用的内存会越来越大，并且即使对象在程序其他地方不再使用，由于缓存的持有，这些对象也不会被垃圾回收，导致内存泄漏。例如，在一个应用中使用ConcurrentHashMap作为缓存，不断向其中添加对象，但没有限制缓存的大小，随着时间推移，缓存占用内存可能会耗尽系统内存。
- 避免方法：为缓存设置合理的大小限制，当缓存达到上限时，采用合适的淘汰策略（如LRU - 最近最少使用）移除对象。或者为缓存中的对象设置过期时间，定期清理过期对象。例如，可以使用Guava Cache，它提供了设置缓存大小、过期时间等功能。

LoadingCache<String, Object> cache = CacheBuilder.newBuilder()
      .maximumSize(1000)
      .expireAfterWrite(10, TimeUnit.MINUTES)
      .build(new CacheLoader<String, Object>() {
            @Override
            public Object load(String key) throws Exception {
                // 加载缓存数据的逻辑
                return null;
            }
        });

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面试题答案

Java垃圾回收机制判定对象可销毁的方式

实际开发中可能导致内存泄漏的情况及避免方法