java優化占用內存的方法(一)


 

java做的系統給人的印象是什么?占 內存!說道這句話就會有N多人站出來為java辯護,並舉出一堆的性能測試報告來證明這一點。其實從理論上來講java做的系統並不比其他語言開發出來的 系統更占用內存,那么為什么卻有這么N多理由來證明它確實占內存呢?兩個字,陋習。
(1)別用new Boolean()。
在很多場景中Boolean類型是必須的,比如JDBC中boolean類型的set與get都是通過Boolean封裝傳遞的,大部分ORM也是用Boolean來封裝boolean類型的,比如:
ps.setBoolean("isClosed",new Boolean(true));
ps.setBoolean("isClosed",new Boolean(isClosed));
ps.setBoolean("isClosed",new Boolean(i==3));
通常這些系統中構造的Boolean實例的個數是相當多的,所以系統中充滿了大量Boolean實例小對象,這是相當消耗內存的。Boolean類實際上只要兩個實例就夠了,一個true的實例,一個false的實例。
Boolean類提供兩了個靜態變量:
public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);
需要的時候只要取這兩個變量就可以了,
比如:
ps.setBoolean("isClosed",Boolean.TRUE);
那么象2、3句那樣要根據一個boolean變量來創建一個Boolean怎么辦呢?可以使用Boolean提供的靜態方法: Boolean.valueOf()
比如:
ps.setBoolean("isClosed",Boolean.valueOf(isClosed));
ps.setBoolean("isClosed",Boolean.valueOf(i==3));
因為valueOf的內部實現是:return (b ? TRUE : FALSE);
所以可以節省大量內存。相信如果Java規范直接把Boolean的構造函數規定成private,就再也不會出現這種情況了。
(2)別用new Integer。
和 Boolean類似,java開發中使用Integer封裝int的場合也非常多,並且通常用int表示的數值通常都非常小。SUN SDK中對Integer的實例化進行了優化,Integer類緩存了-128到127這256個狀態的Integer,如果使用 Integer.valueOf(int i),傳入的int范圍正好在此內,就返回靜態實例。這樣如果我們使用Integer.valueOf代替new Integer的話也將大大降低內存的占用。如果您的系統要在不同的SDK(比如IBM SDK)中使用的話,那么可以自己做了工具類封裝一下,比如IntegerUtils.valueOf(),這樣就可以在任何SDK中都可以使用這種特 性。
(3)用StringBuffer代替字符串相加。這個我就不多講了,因為已經被人講過N次了。我只想將一個不是笑話的笑話,我在看國內某 “著名”java開發的WEB系統的源碼中,竟然發現其中大量的使用字符串相加,一個拼裝SQL語句的方法中竟然最多構造了將近100個string實 例。無語中!
(4)過濫使用哈希表,有一定開發經驗的開發人員經常會使用hash表(hash表在JDK中的一個實現就是HashMap)來緩存 一些數據,從而提高系統的運行速度。比如使用HashMap緩存一些物料信息、人員信息等基礎資料,這在提高系統速度的同時也加大了系統的內存占用,特別 是當緩存的資料比較多的時候。其實我們可以使用操作系統中的緩存的概念來解決這個問題,也就是給被緩存的分配一個一定大小的緩存容器,按照一定的算法淘汰 不需要繼續緩存的對象,這樣一方面會因為進行了對象緩存而提高了系統的運行效率,同時由於緩存容器不是無限制擴大,從而也減少了系統的內存占用。現在有很 多開源的緩存實現項目,比如ehcache、oscache等,這些項目都實現了FIFO、MRU等常見的緩存算法。
(5)避免過深的類層次結構和過深的方法調用。因為這兩者都是非常占用內存的(特別是方法調用更是堆棧空間的消耗大戶)。
(6)變量只有在用到它的時候才定義和實例化。
(7)盡量避免使用static變量,類內私有常量可以用final來代替。

java內存管理的思想(主要來源於thinking in java)

Java內存管理特點
Java一個最大的優點就是取消了指針,由垃圾收集器來自動管理內存的回收。程序員不需要通過調用函數來釋放內存。

1、Java的內存管理就是對象的分配和釋放問題。
在Java中,程序員需要通過關鍵字new為每個對象申請內存空間 (基本類型除外),所有的對象都在堆 (Heap)中分配空間。
對象的釋放是由GC決定和執行的。
在Java中,內存的分配是由程序完成的,而內存的釋放是有GC完成的,這種收支兩條線的方法簡化了程序員的工作。但也加重了JVM的工作。這也是Java程序運行速度較慢的原因之一。

GC釋放空間方法:
監控每一個對象的運行狀態,包括對象的申請、引用、被引用、賦值等。當該對象不再被引用時,釋放對象。


2、內存管理結構
Java使用有向圖的方式進行內存管理,對於程序的每一個時刻,我們都有一個有向圖表示JVM的內存分配情況。

將對象考慮為有向 圖的頂點,將引用關系考慮為圖的有向邊,有向邊從引用者指向被引對象。另外,每個線程對象可以作為一個圖的起始頂點,例如大多程序從main進程開始執 行,那么該圖就是以main進程頂點開始的一棵根樹。在這個有向圖中,根頂點可達的對象都是有效對象,GC將不回收這些對象。如果某個對象 (連通子圖)與這個根頂點不可達(注意,該圖為有向圖),那么我們認為這個(這些)對象不再被引用,可以被GC回收。

3、使用有向圖方式管理內存的優缺點
Java使用有向圖的方式進行內存管理,可以消除引用循環的問題,例如有三個對象,相互引用,只要它們和根進程不可達的,那么GC也是可以回收它們的。
這種方式的優點是管理內存的精度很高,但是效率較低。

++:
另外一種常用的內存管理技術是使用計數器,例如COM模型采用計數器方式管理構件,它與有向圖相比,精度行低(很難處理循環引用的問題),但執行效率很高。

★ Java的內存泄露
Java雖然由GC來回收內存,但也是存在泄露問題的,只是比C++小一點。

1、與C++的比較
c++所有對象的分配和回收都需要由用戶來管理。即需要管理點,也需要管理邊。若存在不可達的點,無法在回收分配給那個點的內存,導致內存泄露。存在無用的對象引用,自然也會導致內存泄露。
Java由GC來管理內存回收,GC將回收不可達的對象占用的內存空間。所以,Java需要考慮的內存泄露問題主要是那些被引用但無用的對象——即指要管理邊就可以。被引用但無用的對象,程序引用了該對象,但后續不會再使用它。它占用的內存空間就浪費了。
如果存在對象的引用,這個對象就被定義為“活動的”,同時不會被釋放。

2、Java內存泄露處理
處理Java的內存泄露問題:確認該對象不再會被使用。
典型的做法——
把對象數據成員設為null
從集合中移除該對象
注意,當局部變量不需要時,不需明顯的設為null,因為一個方法執行完畢時,這些引用會自動被清理。

例子:
List myList=new ArrayList();
for (int i=1;i<100; i++)
{
Object o=new Object();
myList.add(o);
o=null;
}
//此時,所有的Object對象都沒有被釋放,因為變量myList引用這些對象。

當myList后來不再用到,將之設為null,釋放所有它引用的對象。之后GC便會回收這些對象占用的內存。

★ 對GC操作
對GC的操作並不一定能達到管理內存的效果。

GC對於程序員來說基本是透明的,不可見的。我們只有幾個函數可以訪問GC,例如運行GC的函數System.gc(),System.。
但是根據Java語言規范定義, System.gc()函數不保證JVM的垃圾收集器一定會執行。因為,不同的JVM實現者可能使用不同的算法管理GC。通常,GC的線程的優先級別較低。


JVM 調用GC的策略有很多種,有的是內存使用到達一定程度時,GC才開始工作,也有定時執行的,有的是平緩執行GC,有的是中斷式執行GC。但通常來說,我們 不需要關心這些。除非在一些特定的場合,GC的執行影響應用程序的性能,例如對於基於Web的實時系統,如網絡游戲等,用戶不希望GC突然中斷應用程序執 行而進行垃圾回收,那么我們需要調整GC的參數,讓GC能夠通過平緩的方式釋放內存,例如將垃圾回收分解為一系列的小步驟執行,Sun提供的 HotSpot JVM就支持這一特性。

★ 內存泄露檢測
市場上已 有幾種專業檢查Java內存泄漏的工具,它們的基本工作原理大同小異,都是通過監測Java程序運行時,所有對象的申請、釋放等動作,將內存管理的所有信 息進行統計、分析、可視化。開發人員將根據這些信息判斷程序是否有內存泄漏問題。這些工具包括Optimizeit Profiler,JProbe Profiler,JinSight , Rational 公司的Purify等。

在運行過程中,我們可以隨時觀察內存的使用情況,通過這種方式,我們可以很快找到那些長期不被釋放,並且不再使用的對象。我們通過檢查這些對象的生存周期,確認其是否為內存泄露。

★ 軟引用
特點:只有當內存不夠的時候才回收這類內存,同時又保證在Java拋出OutOfMemory異常之前,被設置為null。
保證最大限度的使用內存而不引起OutOfMemory異常。
在某些時候對軟引用的使用會降低應用的運行效率與性能,例如:應用軟引用的對象的初始化過程較為耗時,或者對象的狀態在程序的運行過程中發生了變化,都會給重新創建對象與初始化對象帶來不同程度的麻煩。

用途:

可以用於實現一些常用資源的緩存,實現Cache的功能
處理一些占用內存大而且聲明周期較長,但使用並不頻繁的對象時應盡量應用該技術

★ java程序設計中有關內存管理的經驗

1.最基本的建議是盡早釋放無用對象的引用。如:...
A a = new A();
//應用a對象
a = null; //當使用對象a之后主動將其設置為空
….
注:如果a 是方法的返回值,不要做這樣的處理,否則你從該方法中得到的返回值永遠為空,而且這種錯誤不易被發現、排除 2.盡量少用finalize函數。它會加大GC的工作量。
3.如果需要使用經常用到的圖片,可以使用soft應用類型。它盡可能把圖片保存在內存中
4.注意集合數據類型,包括數組、樹、圖、鏈表等數據結構,這些數據結構對GC來說,回收更為復雜。
5.盡量避免在類的默認構造器中創建、初始化大量的對象,防止在調用其自類的構造器時造成不必要的內存資源浪費
6.盡量避免強制系統做垃圾內存的回收,增長系統做垃圾回收的最終時間
7.盡量避免顯式申請數組空間
8.盡量做遠程方法調用類應用開發時使用瞬間值變量,除非遠程調用端需要獲取該瞬間值變量的值。
9.盡量在合適的場景下使用對象池技術以提高系統性能。


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