Effective Java（二）：如何消除过期的对象引用

前言

你能看出以下代码哪里内存泄漏吗？

// Can you spot the "memory leak"?
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 e) {
    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 the capacity each time the array needs to grow.
*/
  private void ensureCapacity() {
    if (elements.length == size)
         elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
    }
}

分析与解答

答案是：

pop() 方法存在内存泄漏。

内存泄漏可以称为 “ 无意识的对象保持（unintentional object retention）”。

在 pop() 方法中从栈中弹出来的对象将不会被当做垃圾回收。栈内部维护着对这些对象的过期引用（obsolete reference）。所谓的过期引用，是指永远也不会再被解除的引用。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。

解决方法：上述述例子中的 Stack 类而言，只要一个单元被弹出栈，指向它的引用就过期了。一旦数组元素变成了非活动部分的一部分，就手工清空这些数组元素。修改后的 pop() 方法如下：

public Object pop() {
    if (size == 0)
        throw new EmptyStackException();
    Object result = elements[--size];//result 相当于一个 temp。
    elements[size] = null; // 将引用置为 null，引用所指向的对象将被 GC 回收
    return result;
}

清空对象引用应该是一种例外，而不是一种规范行为。消除过期引用最好的方法是让包含该引用的变量结束其生命周期。

延伸阅读

length、size()、length() 的区别：

• 数组的长度（length）：数组能容纳元素个数的值
• 泛型集合的大小（size()）：泛型中元素的个数
• 字符串的长度（length()）：字符的个数

前缀递减和后缀递增：

• 前缀递减，”–” 操作符位于变量或表达式前，先执行运算，再生成值。如上例中 elements[--size],size 大小先减 1，所以 Object result = elements[--size]; 中 result 元素下标为 size=size-1。
• 后缀递增，”++” 操作符位于变量或表达式后，先生成值，再执行运算。如上例中 elements[size++] = e;，元素下标为 size，再执行运算 size=size+1。

Arrays.copyOf() 方法：

• a copy of the original array, truncated or padded with nulls to obtain the specified length（原始数组的副本，缩短或填补 null 来获取指定的长度）。
• 作用：如果数组元素的个数等于数组的长度，新建副本数组，将长度扩大为两倍加一，将数组副本赋值给 elements。

参考资料

• Effective Java（第二版） 消除过期的对象引用