在Java中我們無須關心內存的釋放,JVM提供了內存管理機制,有垃圾回收器幫助回收不需要的對象。但實際中一些不當的使用仍然會導致一系列的內存問題,常見的就是內存洩漏和內存溢出
內存溢出(out of memory ):通俗的說就是內存不夠用了,比如在一個無限循環中不斷創建一個大的對象,很快就會引發內存溢出。
內存洩漏(leak of memory):是指為一個對象分配內存之後,在對象已經不在使用時未及時的釋放,導致一直占據內存單元,使實際可用內存減少,就好像內存洩漏了一樣。
由substring方法引發的內存洩漏
substring(int beginIndex, int endndex )是String類的一個方法,但是這個方法在JDK6和JDK7中的實現是完全不同的(雖然它們都達到了同樣的效果)。了解它們實現細節上的差異,能夠更好的幫助你使用它們,因為在JDK1.6中不當使用substring會導致嚴重的內存洩漏問題。
1、substring的作用
substring(int beginIndex, int endIndex)方法返回一個子字符串,從父字符串的beginIndex開始,結束於endindex-1。父字符串的下標從0開始,子字符串包含beginIndex而不包含endIndex。
String x= "abcdef"; x= str.substring(1,3); System.out.println(x);
上述程序的輸出是“bc”
2、實現原理
String類是不可變變,當上述第二句中x被重新賦值的時候,它會指向一個新的字符串對象,就像下面的這幅圖所示:
然而,這幅圖並沒有准確說明的或者代表堆中發生的實際情況,當substring被調用的時候真正發生的才是這兩者的差別。
JDK6中的substring實現
String對象被當作一個char數組來存儲,在String類中有3個域:char[] value、int offset、int count,分別用來存儲真實的字符數組,數組的起始位置,String的字符數。由這3個變量就可以決定一個字符串。當substring方法被調用的時候,它會創建一個新的字符串,但是上述的char數組value仍然會使用原來父數組的那個value。父數組和子數組的唯一差別就是count和offset的值不一樣,下面這張圖可以很形象的說明上述過程。
看一下JDK6中substring的實現源碼:
public String substring(int beginIndex, int endIndex) { if (beginIndex < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex); } if (endIndex > count) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex); } if (beginIndex > endIndex) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex); } return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this : new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value); //使用的是和父字符串同一個char數組value }
String(int offset, int count, char value[]) { this.value = value; this.offset = offset; this.count = count; }
由此引發的內存洩漏洩漏情況:
String str = "abcdefghijklmnopqrst"; String sub = str.substring(1, 3); str = null;
這段簡單的程序有兩個字符串變量str、sub。sub字符串是由父字符串str截取得到的,假如上述這段程序在JDK1.6中運行,我們知道數組的內存空間分配是在堆上進行的,那麼sub和str的內部char數組value是公用了同一個,也就是上述有字符a~字符t組成的char數組,str和sub唯一的差別就是在數組中其實beginIndex和字符長度count的不同。在第三句,我們使str引用為空,本意是釋放str占用的空間,但是這個時候,GC是無法回收這個大的char數組的,因為還在被sub字符串內部引用著,雖然sub只截取這個大數組的一小部分。當str是一個非常大字符串的時候,這種浪費是非常明顯的,甚至會帶來性能問題,解決這個問題可以是通過以下的方法:
String str = "abcdefghijklmnopqrst"; String sub = str.substring(1, 3) + ""; str = null;
利用的就是字符串的拼接技術,它會創建一個新的字符串,這個新的字符串會使用一個新的內部char數組存儲自己實際需要的字符,這樣父數組的char數組就不會被其他引用,令str=null,在下一次GC回收的時候會回收整個str占用的空間。但是這樣書寫很明顯是不好看的,所以在JDK7中,substring 被重新實現了。
JDK7中的substring實現
在JDK7中改進了substring的實現,它實際是為截取的子字符串在堆中創建了一個新的char數組用於保存子字符串的字符。下面的這張圖說明了JDK7中substring的實現過程:
查看JDK7中String類的substring方法的實現源碼:
public String substring(int beginIndex, int endIndex) { if (beginIndex < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex); } if (endIndex > value.length) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex); } int subLen = endIndex - beginIndex; if (subLen < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen); } return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this : new String(value, beginIndex, subLen); }
public String(char value[], int offset, int count) { if (offset < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset); } if (count < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(count); } // Note: offset or count might be near -1>>>1. if (offset > value.length - count) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count); } this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count); }
Arrays類的copyOfRange方法:
public static char[] copyOfRange(char[] original, int from, int to) { int newLength = to - from; if (newLength < 0) throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to); char[] copy = new char[newLength]; //是創建了一個新的char數組 System.arraycopy(original, from, copy, 0, Math.min(original.length - from, newLength)); return copy; }
可以發現是去為子字符串創建了一個新的char數組去存儲子字符串中的字符。這樣子字符串和父字符串也就沒有什麼必然的聯系了,當父字符串的引用失效的時候,GC就會適時的回收父字符串占用的內存空間。
Java中介者設計模式 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-07/104319.htm
Java 設計模式之模板方法開發中應用 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-07/104318.htm
設計模式之 Java 中的單例模式(Singleton) http://www.linuxidc.com/Linux/2014-06/103542.htm
Java對象序列化 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-10/107584.htm
大話設計模式(帶目錄完整版) PDF+源代碼 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-08/105152.htm