面试必问：手写一个内存泄漏的程序
手写一个内存泄露的程序是面试官经常问的问题。
造成内存泄漏，就是让运行的程序无法访问存储在内存中的对象，下面是Java实现：
- 创建一个长时间运行的线程（使用线程池泄露的速度更快）。
- 线程通过ClassLoader加载某个类（也可以用自定义ClassLoader）。
- 这个类分配了大量内存（例如new byte[1000000]），赋给静态字段存储对它的强引用，然后在ThreadLocal中存储对自身的引用。还可以分配额外的内存，这样泄漏的速度更快（其实只要泄漏Class实例就足够了）。
- 这个线程会清除所有自定义类及加载它的ClassLoader的引用。
- 重复执行。
这个方法之所以奏效，是因为ThreadLocal保留了对该对象的引用，对象引用保留了对Class的引用，而Class引用又保留了对ClassLoader的引用。反过来，ClassLoader会保留通过它加载的所有类的引用。
（在许多JVM实现中情况更糟，尤其Java 7之前版本。因为Class和ClassLoader会直接分配到permgen中，GC不进行回收）。但是，无论JVM如何处理类卸载，ThreadLocal仍然会阻止被回收的Class对象）。
这种方案还可以变化为，频繁地重新部署碰巧用到ThreadLocal的应用程序。这时像Tomcat这样的应用程序容器会像筛子一样泄漏内存。（因为应用程序容器会像上面那样启动线程，并且每次重新部署应用程序时，都会使用新的ClassLoader）
ClassLoaderLeakExample.java
import java.io.IOException;
import java.net.URLClassLoader;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.Path;
/**
* ClassLoader泄漏演示
*
* <p>要查看实际运行效果，请将此文件复制到某个临时目录，
* 然后运行：
* <pre>{@code
* javac ClassLoaderLeakExample.java
* java -cp .ClassLoaderLeakExample
* }</pre>
*
* <p>可以看到内存不断增加！在我的系统上，使用JDK 1.8.0_25，开始
* 短短几秒钟就收到了OutofMemoryErrors
*
* <p>这个类用到了一些Java 8功能，主要用于
* I/O 操作同样的原理可以适用于
* Java 1.2以后的任何Java版本
*/
public final class ClassLoaderLeakExample {
static volatile boolean running = true;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread thread = new LongRunningThread();
try {
thread.start();
System.out.println("Running, press any key to stop.");
System.in.read();
} finally {
running = false;
thread.join();
}
}
/**
* 线程的实现只是循环调用
* {@link #loadAndDiscard()}
*/
static final class LongRunningThread extends Thread {
@Override public void run() {
while(running) {
try {
loadAndDiscard();
} catch (Throwable ex) {
ex.printStackTrace();
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException ex) {
System.out.println("Caught InterruptedException, shutting down.");
running = false;
}
}
}
}
/**
* 这是一个简单的ClassLoader实现，只能加载一个类
* 即LoadedInChildClassLoader类.这里需要解决一些麻烦
* 必须确保每次得到一个新的类
* (而非系统class loader提供的
* 重用类).如果此子类所在JAR文件不在系统的classpath中,
* 不需要这么麻烦.
*/
static final class ChildOnlyClassLoader extends ClassLoader {
ChildOnlyClassLoader() {
super(ClassLoaderLeakExample.class.getClassLoader());
}
@Override protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException {
if (!LoadedInChildClassLoader.class.getName().equals(name)) {
return super.loadClass(name, resolve);
}
try {
Path path = Paths.get(LoadedInChildClassLoader.class.getName()
+ ".class");
byte[] classBytes = Files.readAllBytes(path);
Class<?> c = defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length);
if (resolve) {
resolveClass(c);
}
return c;
} catch (IOException ex) {
throw new ClassNotFoundException("Could not load " + name, ex);
}
}
}
/**
* Helper方法会创建一个新的ClassLoader, 加载一个类,
* 然后丢弃对它们的所有引用.从理论上讲，应该不会影响GC
* 因为没有引用可以逃脱该方法! 但实际上，
* 结果会像筛子一样泄漏内存.
*/
static void loadAndDiscard() throws Exception {
ClassLoader childClassLoader = new ChildOnlyClassLoader();
Class<?> childClass = Class.forName(
LoadedInChildClassLoader.class.getName(), true, childClassLoader);
childClass.newInstance();
// 该方法返回时，将无法访问
// childClassLoader或childClass的引用，
// 但是这些对象仍会成为GC Root!
}
/**
* 一个看起来人畜无害的类，没有做什么特别的事情.
*/
public static final class LoadedInChildClassLoader {
// 获取一些bytes.对于泄漏不是必需的，
// 只是让效果出得更快一些.
// 注意：这里开始真正泄露内存，这些bytes
// 每次迭代都为这个final静态字段创建了!
static final byte[] moreBytesToLeak = new byte[1024 * 1024 * 10];
private static final ThreadLocal<LoadedInChildClassLoader> threadLocal
= new ThreadLocal<>();
public LoadedInChildClassLoader() {
// 在ThreadLocal中存储对这个类的引用
threadLocal.set(this);
}
}
}
