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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:

  1. 创建一个长时间运行的线程(使用线程池泄露的速度更快)。
  2. 线程通过ClassLoader加载某个类(也可以用自定义ClassLoader)。
  3. 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)。
  4. 这个线程会清除所有自定义类及加载它的ClassLoader的引用。
  5. 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&lt;?&gt; 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&lt;?&gt; 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&lt;LoadedInChildClassLoader&gt; threadLocal
    = new ThreadLocal&lt;&gt;();

public LoadedInChildClassLoader() {
  // 在ThreadLocal中存储对这个类的引用
  threadLocal.set(this);
}

} }

本文转载自博客园,原文链接:https://www.cnblogs.com/kyoner/p/12189934.html

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