内存泄漏排查 MAT工具使用

説在前面：

尽管Java虚拟机可以帮我们对内存进行回收，但是其回收的是Java虚拟机不再引用的对象。

很多时候我们使用系统的IO流，Cursor，Receiver如果不及时释放，就会导致内存泄漏，这些场景是常见的，一般开发人员也都能够避免。

但是，很多时候内存泄漏的现象不是很明显，

1.比如内部类，Handler相关的使用导致的内存泄漏，

2.或者你使用了第三方library的一些引用，比较消耗资源，但又不是像系统资源那样会引起你足够的注意去手动释放它们。

当代码越来越多，如果结构不是很清晰，即使是常见的资源也有可能略掉，从而导致内存泄漏。

内存泄漏很有可能会导致内存溢出，就是常说的OOM，从而导致应用crash，给用户一种糟糕的体验。

最后通过内存泄漏分析，集合使用率，Hash性能分析，OQL快读定位空集合实战演示如何在实际应用中使用MAT。（通过一些静态检测也可以在开发期发现一些内存泄漏的问题，后面会有一些静态检测的文章）

造成OutOfMemoryError原因一般有2种：

1、内存泄露，对象已经死了，无法通过垃圾收集器进行自动回收，通过找出泄露的代码位置和原因，才好确定解决方案；

2、内存溢出，内存中的对象都还必须存活着，这说明Java堆分配空间不足，检查堆设置大小（-Xmx与-Xms），检查代码是否存在对象生命周期太长、持有状态时间过长的情况。

#一相关概念

Java虚拟机如何判定内存泄漏的呢？下面介绍一些相关概念

这里也要说明一下Java的引用规则：从最强到最弱，不同的引用（可到达性）级别反映了对象的生命周期。

* Strong Ref(强引用)：通常我们编写的代码都是Strong Ref，于此对应的是强可达性，只有去掉强可达，对象才被回收。

* Soft Ref(软引用)：对应软可达性，只要有足够的内存，就一直保持对象，直到发现内存吃紧且没有Strong Ref时才回收对象。一般可用来实现缓存，

通过java.lang.ref. SoftReference类实现。

* Weak Ref(弱引用)：比Soft Ref更弱，当发现不存在Strong Ref时，立刻回收对象而不必等到内存吃紧的时候。

通过java.lang.ref.WeakReference和java.util. WeakHashMap类实现。

* Phantom Ref(虚引用)：根本不会在内存中保持任何对象，你只能使用Phantom Ref本身。

一般用于在进入finalize()方法后进行特殊的清理过程，通过 java.lang.ref. PhantomReference实现。

##1.1 GC Root ##
JAVA虚拟机通过可达性（Reachability)来判断对象是否存活，基本思想：以”GC Roots”的对象作为起始点向下搜索，搜索形成的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（即不可达的），则该对象被判定为可以被回收的对象，反之不能被回收。

GC Roots可以是以下任意对象

一个在current thread(当前线程)的call stack(调用栈)上的对象（例如方法参数和局部变量）
线程自身或者system class loader(系统类加载器)加载的类
native code(本地代码)保留的活动对象

##1.2 内存泄漏
对象无用了，但仍然可达（未释放），垃圾回收器无法回收。

##1.3 强（strong）、软（soft）、弱（weak）、虚（phantom）引用 ##

Strong references

普通的java引用，我们通常new的对象就是：
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
如果一个对象通过一串强引用链可达，那么它就不会被垃圾回收。你肯定不希望自己正在使用的引用被垃圾回收器回收吧。但对于集合中的对象，应在不使用的时候移除掉，否则会占用更多的内存，导致内存泄漏。

Soft reference
当对象是Soft reference可达时，gc会向系统申请更多内存，而不是直接回收它，当内存不足的时候才回收它。因此Soft reference适合用于构建一些缓存系统，比如图片缓存。

WeakReference

WeakReference不会强制对象保存在内存中。它拥有比较短暂的生命周期，允许你使用垃圾回收器的能力去权衡一个对象的可达性。在垃圾回收器扫描它所管辖的内存区域过程中，一旦gc发现对象是weakReference可达，就会把它放到ReferenceQueue中，等下次gc时回收它。
WeakReference<Widget> weakWidget = new WeakReference<Widget>(widget);
系统为我们提供了WeakHashMap，和HashMap类似，只是其key使用了weak reference。如果WeakHashMap的某个key被垃圾回收器回收，那么entity也会自动被remove。

由于WeakReference被GC回收的可能性较大，因此，在使用它之前，你需要通过weakObj.get()去判断目的对象引用是否已经被回收.

Reference queque

一旦WeakReference.get()返回null，它指向的对象就会被垃圾回收，那么WeakReference对象就没有用了，意味着你应该进行一些清理。比如在WeakHashMap中要把回收过的key从Map中删除掉，避免无用的的weakReference不断增长。
ReferenceQueue可以让你很容易地跟踪dead references。WeakReference类的构造函数有一个ReferenceQueue参数，当指向的对象被垃圾回收时，会把WeakReference对象放到ReferenceQueue中。这样，遍历ReferenceQueue可以得到所有回收过的WeakReference。

Phantom reference

和soft，weak Reference区别较大，它的get()方法总是返回null。这意味着你只能用PhantomReference本身，而得不到它指向的对象。当WeakReference指向的对象变得弱可达(weakly reachable）时会立即被放到ReferenceQueue中，这在finalization、garbage collection之前发生。理论上，你可以在finalize()方法中使对象“复活”（使一个强引用指向它就行了，gc不会回收它）。但没法复活PhantomReference指向的对象。而PhantomReference是在garbage collection之后被放到ReferenceQueue中的，没法复活。

关于Phantom reference的更多讨论，请参考：understanding-weak-references

Heap dump是java进程在特定时间的一个内存快照。通常在触发heap dump之前会进行一次full gc，这样dump出来的内容就包含的是被gc后的对象。

MAT 不是一个万能工具，它并不能处理所有类型的堆存储文件。但是比较主流的厂家和格式，例如 Sun, HP, SAP 所采用的 HPROF 二进制堆存储文件，以及 IBM 的 PHD 堆存储文件等都能被很好的解析。