Java性能优化(5):消除过期的对象引用
当你从一种手工管理内存的语言（比如C/C++)转换到一种具有垃圾回收功能的语言的时候，作为一个苦逼的程序猿，工作这时候变得更加容易。因为当你用完了对象后，它们会自动被回收（现实中的对象可不能这样啊(ฅ>ω<*ฅ)）。当你第一次经历对象回收功能的时候，你回觉得这样有点不可思议。这很容易会让你留下这样的印象，认为自己再需要考虑内存管理的事情。然而，其实你想多了。
不信来看下面简单的栈实现例子：
public class Stack {
private Object[] elements;
private int size = 0;
public Stack(int initialCapacity) {
this.elements = new Object[initialCapacity];
}
public void push(Object e) {
ensureCapacity();
elements[size++] = e;
}
private void ensureCapacity() {
if (elements.length == size) {
Object[] oldElements = elements;
elements = new Object[2 * elements.length + 1];
System.arraycopy(oldElements, 0, elements, 0, size);
}
}
}在这个程序中没有很显然的错误。无论你如何测试，它都会成功地通过你的每一项测试，但是，这个程序中潜伏着一个问题。那就是这个程序有一个内存泄露，随着垃圾回收器活动的增加，或者由于不断的增加内存占用，程序性能的会逐渐表现出来，在极端情况下，这样的内存泄露会导致磁盘分页，甚至导致程序失败。但是，这样的失败情形相对比较少见。
So，程序中哪里会发生内存泄露呢？如果一个栈先是增长，然后收缩，那么，从栈中弹出来的对象会不会被当做垃圾回收，即使使用栈的客户程序不再引用这些对象，它们也不会被回收。这是因为，栈内部维护着这些对象的过期引用（永远再也不会被解除的引用）。在例子中，凡是在elements数组的“活动区域”之外的引用都是过期的，elements的活动区域是指下标小于size的那一部分。
在支持垃圾回收的语言中，内存泄露是很隐蔽。如果一个对象引用被无意识的保留起来了，那么垃圾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的保留下来，也会有很多对象被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。
要想修复这一类问题也很简单，一旦对象引用已经过期，只需清空这些引用即可。在上述的stack类中，只要一个单元被弹出栈，指向它的引用就过期了。pop方法的修订版本如下所示：
public Object pop() {
if (size == 0) {
throw new EmptyStackException();
}
Object result = elements[--size];
elements[size] = null;
return result;
}清空过期引用的另一好处是，如果它们在以后又被错误地解除引用，则程序会立即抛出NullPointerException异常，而不是悄悄地错误运行下去。尽可能早地检测出程序中的错误总是有益的。
当程序猿第一次被类似这样的问题困扰的时候，他们往往会过分小心：对于每一个对象引用，一旦程序不再用到它，就把它清空。这样做既没必要，也不是我们所期望的，因为这样做会把程序代码弄得很乱，并且可以想象还会降低程序的性能。“清空对象引用”这样的操作应该是一种例外，而不是一种规范行为。消除过期引用最好的方法是重用一个本来已经包含对象引用的变量，或者让这个变量结束其生命周期。如果你是在最紧凑的作用域范围内定义每一个变量，则这种情形就会自然而然地发生。应该注意到，在目前的JVM实现平台上，仅仅退出定义变量的代码块是不够的，要想使引用消失，必须退出包含变量的方法。
那么，何时应该清空一个引用呢?Stack类的哪方面特性使得它遭受了内存泄露的影响？简而言之，问题在于，Stack类自己管理内存，存储池包含了elements数组（对象引用单元，而不是对象本身)的元素。数组的活动区域中的元素是已分配的，而数组其余部分的元素是自由的。但是GC并不知道这一点：对于垃圾回收器而言，elements数组中的所有对象引用都同等有效。只有程序员知道数组的非活动区域是不重要的，程序员可以把这个情况告知垃圾回收器，做法很简单：一旦数组元素变成了非活动区域的一部分，程序员就手工清空了这些元素。
一般而言，只要一个类自己管理它的内存，程序员就应该警惕内存泄露问题，一旦一个元素被释放掉，则该元素中包含的任何对象引用应该都要被清空。
内存泄露的另一个常见来源是缓存。一旦你把一个对象引用放到一个缓存中，它就很容易被遗忘掉，从而使得它不再有用之后很长一段时间仍然留在缓存中。对于这个问题，有两种可能的解决方案。如果你正巧要实现这样的缓存:只要在缓存之外存在对某个条目的键的引用，该条目就有意义
