[Effective Java] (06)消除过期的对象引用

虽然在Java语言中拥有垃圾收集(GC)回收程序，在创建对象后，不用程序员手动回收对象，但在某些情况下依然会造成内存泄漏的情况。

在支持垃圾回收的语言中，内存泄漏是很隐蔽，也可以称这类内存泄漏为“无意识的对象保留”更为恰当。如果一个对象引用被无意识地保留起来，那么来及回收机制不仅不会处理这个对象，而且也不会处理被这个对象所引用的所有其他对象，即使只有少量的几个对象引用被无意识地保留下来，也会有许许多多的对象呗排除在垃圾回收机制之外，从而对性能造成潜在的重大影响。

内存泄漏主要有如下三种方式：

1. 过期的对象引用引起的内存泄漏

示例代码如下：

public class Stack {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
    
    public Stack() {
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }
    
    public void push(Object obj) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }
    
    public Object pop() {
        if(size == 0) {
            throw new EmptyStackException();
        }
        return elements[--size];
    }
    
    /**
     * Ensure space for at least one more element, roughly
     * doubling tha capacity each time the array needs to grow.
     */
    private void ensureCapacity() {
        if(elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements,  2 * size + 1);
        }
    }
}

分析：如果一个栈先增长，然后在收缩，那么，从栈中弹出来的对象将不会被当作垃圾回收，即使使用栈的程序不在引用这些对象，它们也不会被回收，因为栈内部维护着对这些对象的过期引用(obsolete reference)。

过期引用：永远不会再被解除的引用，在上面代码中，凡是在elements数组的“活动部分(active portion)”之外的任何引用都是过期的。活动部分是指elements中下标小于size的那些元素。

解决办法：如下：一旦对象的引用已过期，清空这些引用。这样的一个好处是，如果它们以后又被错误的引用，程序就会立即抛出NullPointerException异常(尽快地检测出程序中的错误总是有益的)。

public Object pop() {
    if(size == 0) {
        throw new EmptyStackException();
    }
    Object res = elements[--size];
    elements[size] = null;    //Eliminate obsolete reference
    return res;
}

注：清空对象引用应该是一种例外，而不是一种规范行为。

• 消除过期引用的最好的办法是让包含该引用的变量结束其生命周期，即为变量定义最紧凑的作用域。
• 只要类是自己管理内存，程序员就应该警惕内存泄漏的问题。

2. 缓存中的对象引起的内存泄漏

内存泄漏的另一个常见的来源是缓存：对象应用存放在缓存中，当对象不再被使用时，很容易被遗忘掉而没有清理，于是，该对象引用会一直保存在缓存中，而你在逻辑上已经没有使用该对象，但该对象不会被GC回收，因为仍然有引用指向它。

解决办法：知道什么时候，缓存中的引用对象不再有用，有意义，在这个时候，就可以清理掉缓存中的对象引用。

• 当所要的缓存项的生命周期是由该键的外部引用而不是由值决定时，可以采用WeakHashMap代表缓存；
  （代码示例，待续···）

• 更为常见的情形是“缓存项的生命周期是否有意义”并不是可容易确定，随着时间的推移，其中的项会变得越来越没有价值，在这种情况下，缓存应该时不时的清楚掉没用的项，可采用后台进程(Timer或者ScheduledThreadPoolExecutor)来完成，也可以在给缓存添加新条目的时候顺便进行清理(LinkedHashMap类中的removeEldestEntry方法容易实现该方案)；对于更复杂的缓存，必须直接使用java.lang.ref。
  （代码示例，待续···）

3. 监听器和其他回调引起的内存泄漏

内存泄漏的第三个常见来源是监听器和其他回调：我们实现了一个API，用户在这个API中注册了回调，却没有显示地曲线注册，除非采取某些方法，否则他们就会积聚，确保回调立即被当作垃圾回收的最佳方法就是保存它的弱引用(weak reference)，如：只把它们保存成WeakHashMap中的键。
（代码示例，待续···）