本文翻译自国外论坛 medium，原文地址：https://medium.com/@fullstacktips/best-practices-for-memory-management-in-java-17084c4a7eec
内存管理是编程的一个基本领域之一，尤其是在 Java 开发中。当不再需要的对象没有得到正确处理时，就会发生内存泄漏，导致内存使用量不断增长，最终导致性能问题和应用程序崩溃。因此深入了解如何在 Java 应用程序中有效使用内存并避免内存泄漏至关重要。
在这篇文章中，我们将讨论避免内存泄漏和优化 Java 内存使用的最佳实践。
Java 应用程序内存泄漏的常见原因
在深入探讨最佳实践之前，我们首先了解 Java 应用程序中内存泄漏的常见原因。以下是内存泄漏的一些最常见原因。
为了避免 Java 应用程序中的内存泄漏并优化内存使用，开发人员应该遵循这些最佳实践。
不可变对象是指创建后状态无法更改的对象。使用不可变对象可以帮助避免循环引用引起的内存泄漏。不可变对象还可以通过减少同步开销来提高性能。
例如，考虑下面的类。
public final class Employee {
private final String name;
private final int age;
private final Address address;
public Employee(String name, int age, Address address) {
this.name = name;
this.age = age;
this.address = address;
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public Address getAddress() {
return address;
}
}
在上面的示例中，Employee 类是不可变的，因为它的字段是 final 修饰，并且在对象创建后无法更改。
创建太多对象可能会导致内存泄漏。避免在循环中创建对象或者在循环中重复调用构造函数。相反尽可能地重用对象。
例如，让我们看一下下面的代码。
String[] names = {"John", "Mary", "Steve"};
for (String name : names) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello ");
sb.append(name);
sb.append("!");
System.out.println(sb.toString());
}
正如我们在上面的示例中看到的，在循环的每次迭代中都会创建一个新的 StringBuilder 对象。可以通过重用 StringBuilder 对象来避免这种情况，如下所示：
String[] names = {"John", "Mary", "Steve"};
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String name : names) {
sb.setLength(0);
sb.append("Hello ");
sb.append(name);
sb.append("!");
System.out.println(sb.toString());
}
选择正确的数据结构可以帮助优化内存使用。例如使用 HashMap 代替 List 可以提高搜索特定元素时的性能。
Map<String, Employee> employees = new HashMap<>();
Employee john = new Employee("John", 30, new Address("123 Main St", "Anytown", "USA"));
Employee mary = new Employee("Mary", 35, new Address("456 Oak St", "Anytown", "USA"));
employees.put(john.getName(), john);
employees.put(mary.getName(), mary);
Employee employee = employees.get("John");
这里我们使用 HashMap 按名称存储 Employee 对象。这使我们能够轻松地按名称检索 Employee 对象，而无需迭代 Employee 对象列表。
文件句柄、数据库连接、网络套接字等资源在使用后正确关闭很重要，以避免内存泄漏。这可以使用 Java 中的 try-with-resources 语句来完成。
例如，看一下下面的代码。
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt");
// Do something with fis
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
在上面的例子中，FileInputStream 在使用后没有关闭，这可能会导致内存泄漏。内存泄漏。可以通过使用 try-with-resources 来避免这种情况，如下所示。
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt")) {
// Do something with fis
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
在上面的代码中，FileInputStream 在被 try-with-resources 块使用后会自动关闭。
在 Java 中，弱引用是一种引用对象而不阻止其被垃圾收集的方法。使用弱引用进行缓存或其他需要短时间保留对象的场景。
WeakReference<MyObject> myObjectRef = new WeakReference<>(new MyObject());
MyObject myObject = myObjectRef.get(); // get the object
if (myObject != null) {
// use myObject
}
enum Color {
RED, GREEN, BLUE
}
// Create an EnumSet of Color values
EnumSet<Color> colorSet = EnumSet.of(Color.RED, Color.GREEN);
// Create an EnumMap of Color values
EnumMap<Color, String> colorMap = new EnumMap<>(Color.class);
colorMap.put(Color.RED, "FF0000");
colorMap.put(Color.GREEN, "00FF00");
colorMap.put(Color.BLUE, "0000FF");
在此示例中，我们使用 EnumSet.of() 方法创建 Color 值的 EnumSet，该方法创建一个包含指定值的新 EnumSet。我们还使用 EnumMap 构造函数创建 Color 值的 EnumMap，该构造函数使用指定枚举类型的键创建一个新的 EnumMap。
通过使用 EnumSet 和 EnumMap 等专用集合，我们可以确保应用程序有效地使用内存，并避免创建更通用集合的开销。
List<Integer> myList = new ArrayList<>();
// Add some elements to the list
...
// Set the maximum number of threads to use for the parallel stream
int maxThreads = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
myList.parallelStream()
.withParallelism(maxThreads)
.filter(i -> i % 2 == 0)
.map(i -> i * 2)
.forEach(System.out::println);
在此示例中，我们使用 withParallelism 方法来设置并行流要使用的最大线程数。 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 调用检索系统上可用处理器的数量，我们使用该值作为最大线程数。
通过限制并行流使用的线程数量，我们可以防止内存使用过多，并确保我们的应用程序保持稳定和响应能力。
让 Java 应用程序更新至最新的 Java 版本对于 Java 的内存管理优化至关重要。这是因为每个新的 Java 版本通常都会附带对 Java 虚拟机 (JVM) 和垃圾收集器的更新和增强，这有助于改进内存管理并防止内存泄漏。通过保持更新最新版本的 Java，您可以利用这些改进来确保您的应用程序平稳且最佳地运行，而不会出现任何与内存相关的问题。
定期测试和调整 Java 应用程序对于维护良好的内存管理实践至关重要。 Java VisualVM 等分析工具可以帮助识别内存使用问题和潜在的内存泄漏，可以通过减少对象创建、使用高效的数据结构和正确管理引用来优化这些问题。负载和压力测试还可以发现过多的内存使用情况，从而允许进行必要的优化，例如增加 JVM 内存或减少重负载下的对象创建。
它对于 Java 中有效的内存管理至关重要。 Java VisualVM 和 JConsole 是一些可以检测内存泄漏、执行堆转储并提供有关 Java 堆的详细信息（包括对象计数）的工具。
在这篇文章中，我们讨论了避免内存泄漏和优化 Java 内存使用的最佳实践。通过遵循这些实践，开发人员可以提高 Java 应用程序的性能和可靠性。请记住使用不可变对象、最小化对象创建、使用适当的数据结构并正确关闭资源以避免内存泄漏。
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随着Java的进化过程，涌现出各种不同的垃圾回收器，从串行执行到并行执行，从高吞吐到低延迟，终极目标就是让开发人员专注于程序的代码书写而无需关注内存管理。