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我们来聊聊GZIPOutputStream 和 GZIPInputStream, 如果不关闭流会引起的问题，以及GZIPStream申请和释放堆外内存的流程， Let's do it!
引子
在我的工程里面又一个工具类 ZipHelper 用来压缩和解压 String
import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.util.zip.GZIPInputStream; import java.util.zip.GZIPOutputStream; /** * 用来压缩和解压字符串 */ public class ZipHelper { // 压缩 public static String compress(String str) throws Exception { if (str == null || str.length() == 0) { return str; } ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); GZIPOutputStream gzip = new GZIPOutputStream(out); gzip.write(str.getBytes()); gzip.close(); return out.toString("ISO-8859-1"); } // 解压缩 public static String uncompress(String str) throws Exception { if (str == null || str.length() == 0) { return str; } ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(str.getBytes("ISO-8859-1")); GZIPInputStream gunzip = new GZIPInputStream(in); byte[] buffer = new byte[1024]; int n; while ((n = gunzip.read(buffer)) >= 0) { out.write(buffer, 0, n); } return out.toString(); } } 最近服务出现了占用swap空间的问题，初步定位为内存泄漏，最后通过分析定位到是 Native 方法Java_java_util_zip_Inflater_init一直在申请内存（关于分析方法可以查阅这篇博客内存泄露分析实战）但是没有释放，很有可能就是流没有关闭造成的，而这部分代码最大的问题就是没有在finally里面去关闭流，于是乎我打算改造这部分代码，利用 try-with-resource 语法糖，然后代码就被修改成了这样：
import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.util.zip.GZIPInputStream; import java.util.zip.GZIPOutputStream; /** * Created by jacob. * * 用来压缩和解压字符串 */ public class ZipHelper { /** * 压缩字符串 * * @param str 待压缩的字符串 * @return 压缩后的字符串 * @throws Exception 压缩过程中的异常 */ public static String compress(String str) throws Exception { if (str == null || str.length() == 0) { return str; } // ByteArrayOutputStream 和 ByteArrayInputStream 是一个虚拟的流, // JDk源码中关闭方法是空的, 所以无需关闭, 为了代码整洁，还是放到了try-with-resource里面 try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); GZIPOutputStream gzip = new GZIPOutputStream(out)) { gzip.write(str.getBytes()); // gzip.finish(); return out.toString("ISO-8859-1"); } } /** * 解压字符串 * * @param str 待解压的字符串 * @return 解压后的字符串 * @throws Exception 解压过程中的异常 */ public static String uncompress(String str) throws Exception { if (str == null || str.length() == 0) { return str; } try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(str.getBytes("ISO-8859-1")); GZIPInputStream gunzip = new GZIPInputStream(in)) { byte[] buffer = new byte[1024]; int n; while ((n = gunzip.read(buffer)) >= 0) { out.write(buffer, 0, n); } return out.toString(); } } } 是不是顺眼多了呐，可是这样的代码可以压缩的，在解压的时候会报错。一开始我以为是解压的代码出现了问题，最后才发现是因为压缩的时候没有成功压缩，导致解压的时候无法解压。报以下错误
Exception in thread "main" java.io.EOFException: Unexpected end of ZLIB input stream at java.util.zip.InflaterInputStream.fill(InflaterInputStream.java:240) at java.util.zip.InflaterInputStream.read(InflaterInputStream.java:158) at java.util.zip.GZIPInputStream.read(GZIPInputStream.java:117) at java.io.FilterInputStream.read(FilterInputStream.java:107) at coderbean.ZipHelper.uncompress(ZipHelper.java:52) at coderbean.Main.main(Main.java:12) 好好的代码怎么会突然压缩失败，后来发现的问题是在GZIPOutputStream中，在close()方法中会主动调用finish()方法。
/** * Writes remaining compressed data to the output stream and closes the * underlying stream. * @exception IOException if an I/O error has occurred */ public void close() throws IOException { if (!closed) { finish(); if (usesDefaultDeflater) def.end(); out.close(); closed = true; } } 在下面的方法中才会将压缩后的数据输出到输入流，由于原来的代码会调用 close()方法，从而间接调用了 finish() 方法。那我我们的try-with-resource到底出了什么问题，其实问题就在于执行close()的时间。
/** * Finishes writing compressed data to the output stream without closing * the underlying stream. Use this method when applying multiple filters * in succession to the same output stream. * 在该方法中才会将压缩后的数据输出到输入流，由于原来的代码会调用 close()方法，从而 * 间接调用了 finish() 方法。 * @exception IOException if an I/O error has occurred */ public void finish() throws IOException { if (!def.finished()) { def.finish(); while (!def.finished()) { int len = def.deflate(buf, 0, buf.length); if (def.finished() && len <= buf.length - TRAILER_SIZE) { // last deflater buffer. Fit trailer at the end writeTrailer(buf, len); len = len + TRAILER_SIZE; out.write(buf, 0, len); return; } if (len > 0) out.write(buf, 0, len); } // if we can't fit the trailer at the end of the last // deflater buffer, we write it separately byte[] trailer = new byte[TRAILER_SIZE]; writeTrailer(trailer, 0); out.write(trailer); } } try-with-resource 执行时机和条件
try-with-resource 是在 JDK7 中新增加的语法糖（其实就是抄的C#），用来自动执行流的关闭操作，只要该类实现了AutoCloseable的close()方法。
package java.lang; public interface AutoCloseable { /** * @throws Exception if this resource cannot be closed */ void close() throws Exception; } 实现了这个接口之后，我们可以将会在try代码块执行结束之后自动关闭流
try(/* 在此处初始化资源 */){ // do something } //在代码块执行结束前最后一步关闭流 由于在GZIPOutputStream执行了finish()方法或者close()方法之后才会真正的将压缩后的数据写入流，在上文我改造的代码中并没有首先执行finish()方法，而是直接在try代码块执行完之后关闭了流 GZIPOutputStream, 由于close()方法执行在out.toString("ISO-8859-1")之后，因此压缩并没有真正的被执行，然而对于ZipHelper.compress()方法并没有感知，而是返回了没有压缩成功的字符串，从而造成在解压的时候报错。
为什么会引起的堆外内存泄漏
通过最开始的代码我们可以看出，在没有发生异常的情况下，compress()方法是可以正常的关闭流的，所以内存泄露的根源应该是在uncompress()方法，通过跟踪GZIPInputStream的构造函数和close()应该很快就能找到答案。
下面是申请堆外内存和释放堆外内存的过程调用图，可以对比代码参考
堆外内存调用释放流程图
由于篇幅的原因就不将JDK源码注释一同贴上来了，感兴趣的同学可以按图索骥，找到对应的注释。
//java.util.zip.GZIPInputStream.java public class GZIPInputStream extends InflaterInputStream { public GZIPInputStream(InputStream in) throws IOException { this(in, 512); //调用下面的构造函数 } public GZIPInputStream(InputStream in, int size) throws IOException { super(in, new Inflater(true), size); //新建 Inflater 对象 usesDefaultInflater = true; readHeader(in); } public void close() throws IOException { if (!closed) { super.close(); //这里的父类是java.util.zip.InflaterInputStream eos = true; closed = true; } } } //java.util.zip.Inflater.java public class Inflater { public Inflater(boolean nowrap) { zsRef = new ZStreamRef(init(nowrap)); } /** * Closes the decompressor and discards any unprocessed input. * This method should be called when the decompressor is no longer * being used, but will also be called automatically by the finalize() * method. Once this method is called, the behavior of the Inflater * object is undefined. */ public void end() { synchronized (zsRef) { long addr = zsRef.address(); zsRef.clear(); if (addr != 0) { end(addr); buf = null; } } } // 此处调用了 Native 方法 private native static long init(boolean nowrap); private native static void end(long addr); } //java.util.zip.InflaterInputStream.java public class InflaterInputStream extends FilterInputStream { /** * Closes this input stream and releases any system resources associated * with the stream. * @exception IOException if an I/O error has occurred */ public void close() throws IOException { if (!closed) { if (usesDefaultInflater) inf.end(); in.close(); closed = true; } } } openJDK 中 JVM 关于这个本地方法的实现
JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_java_util_zip_Inflater_init(JNIEnv *env, jclass cls, jboolean nowrap) { //此处使用 calloc 申请了堆外内存 z_stream *strm = calloc(1, sizeof(z_stream)); if (strm == NULL) { JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, 0); return jlong_zero; } else { const char *msg; int ret = inflateInit2(strm, nowrap ? -MAX_WBITS : MAX_WBITS); switch (ret) { case Z_OK: return ptr_to_jlong(strm); case Z_MEM_ERROR: free(strm); JNU_ThrowOutOfMemoryError(env, 0); return jlong_zero; default: msg = ((strm->msg != NULL) ? strm->msg : (ret == Z_VERSION_ERROR) ? "zlib returned Z_VERSION_ERROR: " "compile time and runtime zlib implementations differ" : (ret == Z_STREAM_ERROR) ? "inflateInit2 returned Z_STREAM_ERROR" : "unknown error initializing zlib library"); free(strm); JNU_ThrowInternalError(env, msg); return jlong_zero; } } } JNIEXPORT void JNICALL Java_java_util_zip_Inflater_end(JNIEnv *env, jclass cls, jlong addr) { if (inflateEnd(jlong_to_ptr(addr)) == Z_STREAM_ERROR) { JNU_ThrowInternalError(env, 0); } else { free(jlong_to_ptr(addr)); //此处释放堆外内存 } } 参考
作者：黄小豆Jacob
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来源：简书
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