本來想用“{{”秀一波，結(jié)果卻導(dǎo)致了內(nèi)存溢出！
作者 | 王磊 來源 | Java中文社群
生活中的尷尬無處不在，有時(shí)候你只是想簡單的裝一把，但某些“老同志”總是在不經(jīng)意之間，給你無情的一腳，踹得你簡直無法呼吸。
但誰讓咱年輕呢？吃虧要趁早，前路會(huì)更好。
喝了這口溫?zé)岬碾u湯，咱們來聊聊是怎么回事。
事情是這樣的，在一個(gè)不大不小的項(xiàng)目中，小王寫下了這段代碼：
Map<String, String> map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
put("map3", "value3");
}};
map.forEach((k, v) -> {
System.out.println("key:" + k + " value:" + v);
});
本來是用它來替代下面這段代碼的：
Map<String, String> map = new HashMap();
map.put("map1", "value1");
map.put("map2", "value2");
map.put("map3", "value3");
map.forEach((k, v) -> {
System.out.println("key:" + k + " value:" + v);
});
兩塊代碼的執(zhí)行結(jié)果也是完全一樣的：
key:map3 value:value3
key:map2 value:value2
key:map1 value:value1
所以小王正在得意的把這段代碼介紹給部門新來的妹子小甜甜看，卻不巧被正在經(jīng)過的老張也看到了。
老張本來只是想給昨天的枸杞再續(xù)上一杯 85° 的熱水，但說來也巧，剛好撞到了一次能在小甜甜面前秀技術(shù)的一波機(jī)會(huì)，于是習(xí)慣性的整理了一下自己稀疏的秀發(fā)，便開啟了 diss 模式。
“小王啊，你這個(gè)代碼問題很大??！”
“怎么能用雙花括號(hào)初始化實(shí)例呢？”
此時(shí)的小王被問的一臉懵逼，內(nèi)心有無數(shù)個(gè)草泥馬奔騰而過，心想你這頭老牛竟然也和我爭這顆嫩草，但內(nèi)心卻有一種不祥的預(yù)感，感覺自己要輸，瞬間羞澀的不知該說啥，只能紅著小臉，輕輕的“嗯？”了一聲。
老張：“使用雙花括號(hào)初始化實(shí)例是會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出的啦！儂不曉得嘛？”
小王沉默了片刻，只是憑借著以往的經(jīng)驗(yàn)來看，這“老家伙”還是有點(diǎn)東西的，于是敷衍的“哦~”了一聲，仿佛自己明白了怎么回事一樣，，其實(shí)內(nèi)心仍然迷茫的一匹，為了不讓其他同事發(fā)現(xiàn)，只得這般作態(tài)。
于是片刻的敷衍，待老張離去之后，才悄悄的打開了 Google，默默的搜索了一下。
小王：哦，原來如此......
雙花括號(hào)初始化分析
首先，我們來看使用雙花括號(hào)初始化的本質(zhì)是什么？
以我們這段代碼為例：
Map<String, String> map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
put("map3", "value3");
}};
這段代碼其實(shí)是創(chuàng)建了匿名內(nèi)部類，然后再進(jìn)行初始化代碼塊。
這一點(diǎn)我們可以使用命令 javac 將代碼編譯成字節(jié)碼之后發(fā)現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)之前的一個(gè)類被編譯成兩個(gè)字節(jié)碼（.class）文件，如下圖所示：
我們使用 Idea 打開 DoubleBracket$1.class 文件發(fā)現(xiàn)：
import java.util.HashMap;
class DoubleBracket$1 extends HashMap {
DoubleBracket$1(DoubleBracket var1) {
this.this$0 = var1;
this.put("map1", "value1");
this.put("map2", "value2");
}
}
此時(shí)我們可以確認(rèn)，它就是一個(gè)匿名內(nèi)部類。那么問題來了，匿名內(nèi)部類為什么會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出呢？
匿名內(nèi)部類的“鍋”
在 Java 語言中非靜態(tài)內(nèi)部類會(huì)持有外部類的引用，從而導(dǎo)致 GC 無法回收這部分代碼的引用，以至于造成內(nèi)存溢出。
思考 1：為什么要持有外部類？
這個(gè)就要從匿名內(nèi)部類的設(shè)計(jì)說起了，在 Java 語言中，非靜態(tài)匿名內(nèi)部類的主要作用有兩個(gè)。
1、當(dāng)匿名內(nèi)部類只在外部類（主類）中使用時(shí)，匿名內(nèi)部類可以讓外部不知道它的存在，從而減少了代碼的維護(hù)工作。
2、當(dāng)匿名內(nèi)部類持有外部類時(shí)，它就可以直接使用外部類中的變量了，這樣可以很方便的完成調(diào)用，如下代碼所示：
public class DoubleBracket {
private static String userName = "磊哥";
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Map<String, String> map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
put("map3", "value3");
put(userName, userName);
}};
}
}
從上述代碼可以看出在 HashMap 的方法內(nèi)部，可以直接使用外部類的變量 userName。
思考 2：它是怎么持有外部類的？
關(guān)于匿名內(nèi)部類是如何持久外部對(duì)象的，我們可以通過查看匿名內(nèi)部類的字節(jié)碼得知，我們使用 javap -c DoubleBracket\$1.class 命令進(jìn)行查看，其中 $1 為以匿名類的字節(jié)碼，字節(jié)碼的內(nèi)容如下；
javap -c DoubleBracket\$1.class
Compiled from "DoubleBracket.java"
class com.example.DoubleBracket$1 extends java.util.HashMap {
final com.example.DoubleBracket this$0;
com.example.DoubleBracket$1(com.example.DoubleBracket);
Code:
0: aload_0
1: aload_1
2: putfield #1 // Field this$0:Lcom/example/DoubleBracket;
5: aload_0
6: invokespecial #7 // Method java/util/HashMap."<init>":()V
9: aload_0
10: ldc #13 // String map1
12: ldc #15 // String value1
14: invokevirtual #17 // Method put:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
17: pop
18: aload_0
19: ldc #21 // String map2
21: ldc #23 // String value2
23: invokevirtual #17 // Method put:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
26: pop
27: return
}
其中，關(guān)鍵代碼的在 putfield 這一行，此行表示有一個(gè)對(duì) DoubleBracket 的引用被存入到 this$0 中，也就是說這個(gè)匿名內(nèi)部類持有了外部類的引用。
如果您覺得以上字節(jié)碼不夠直觀，沒關(guān)系，我們用下面的實(shí)際的代碼來證明一下：
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class DoubleBracket {
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Map map = new DoubleBracket().createMap();
// 獲取一個(gè)類的所有字段
Field field = map.getClass().getDeclaredField("this$0");
// 設(shè)置允許方法私有的 private 修飾的變量
field.setAccessible(true);
System.out.println(field.get(map).getClass());
}
public Map createMap() {
// 雙花括號(hào)初始化
Map map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
put("map3", "value3");
}};
return map;
}
}
當(dāng)我們開啟調(diào)試模式時(shí)，可以看出 map 中持有了外部對(duì)象 DoubleBracket，如下圖所示：
以上代碼的執(zhí)行結(jié)果為：
class com.example.DoubleBracket
從以上程序輸出結(jié)果可以看出：匿名內(nèi)部類持有了外部類的引用，因此我們才可以使用 $0 正常獲取到外部類，并輸出相關(guān)的類信息。
什么情況會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏？
當(dāng)我們把以下正常的代碼：
public void createMap() {
Map map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
put("map3", "value3");
}};
// 業(yè)務(wù)處理....
}
改為下面這個(gè)樣子時(shí)，可能會(huì)造成內(nèi)存泄漏：
public Map createMap() {
Map map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
put("map3", "value3");
}};
return map;
}
為什么用了「可能」而不是「一定」會(huì)造成內(nèi)存泄漏？
這是因?yàn)楫?dāng)此 map 被賦值為其他類屬性時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致 GC 收集時(shí)不清理此對(duì)象，這時(shí)候才會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。可以關(guān)注我「Java中文社群」后面會(huì)專門寫一篇關(guān)于此問題的文章。
如何保證內(nèi)存不泄露？
要想保證雙花扣號(hào)不泄漏，辦法也很簡單，只需要將 map 對(duì)象聲明為 static 靜態(tài)類型的就可以了，代碼如下：
public static Map createMap() {
Map map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
put("map3", "value3");
}};
return map;
}
什么？你不相信！
沒關(guān)系，我們用事實(shí)說話，使用以上代碼，我們重新編譯一份字節(jié)碼，查看匿名類的內(nèi)容如下：
javap -c DoubleBracket\$1.class
Compiled from "DoubleBracket.java"
class com.example.DoubleBracket$1 extends java.util.HashMap {
com.example.DoubleBracket$1();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/util/HashMap."<init>":()V
4: aload_0
5: ldc #7 // String map1
7: ldc #9 // String value1
9: invokevirtual #11 // Method put:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
12: pop
13: aload_0
14: ldc #17 // String map2
16: ldc #19 // String value2
18: invokevirtual #11 // Method put:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
21: pop
22: aload_0
23: ldc #21 // String map3
25: ldc #23 // String value3
27: invokevirtual #11 // Method put:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
30: pop
31: return
}
從這次的代碼我們可以看出，已經(jīng)沒有 putfield 關(guān)鍵字這一行了，也就是說靜態(tài)匿名類不會(huì)持有外部對(duì)象的引用了。
為什么靜態(tài)內(nèi)部類不會(huì)持有外部類的引用？
原因其實(shí)很簡單，因?yàn)槟涿麅?nèi)部類是靜態(tài)的之后，它所引用的對(duì)象或?qū)傩砸脖仨毷庆o態(tài)的了，因此就可以直接從 JVM 的 Method Area（方法區(qū)）獲取到引用而無需持久外部對(duì)象了。
雙花括號(hào)的替代方案
即使聲明為靜態(tài)的變量可以避免內(nèi)存泄漏，但依舊不建議這樣使用，為什么呢？
原因很簡單，項(xiàng)目一般都是需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作的，假如那位老兄在不知情的情況下把你的 static 給刪掉呢？這就相當(dāng)于設(shè)置了一個(gè)隱形的“坑”，其他不知道的人，一不小心就跳進(jìn)去了，所以我們可以嘗試一些其他的方案，比如 Java8 中的 Stream API 和 Java9 中的集合工廠等。
替代方案 1：Stream
使用 Java8 中的 Stream API 替代，示例如下。原代碼：
List<String> list = new ArrayList() {{
add("Java");
add("Redis");
}};
替代代碼：
List<String> list = Stream.of("Java", "Redis").collect(Collectors.toList());
替代方案 2：集合工廠
使用集合工廠的 of 方法替代，示例如下。原代碼：
Map map = new HashMap() {{
put("map1", "value1");
put("map2", "value2");
}};
替代代碼：
Map map = Map.of("map1", "Java", "map2", "Redis");
顯然使用 Java9 中的方案非常適合我們，簡單又酷炫，只可惜我們還在用 Java 6...6...6... 心碎了一地。
總結(jié)
本文我們講了雙花括號(hào)初始化因?yàn)闀?huì)持有外部類的引用，從而可以會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的問題，還從字節(jié)碼以及反射的層面演示了這個(gè)問題。
要想保證雙花括號(hào)初始化不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的辦法也很簡單，只需要被 static 修飾即可，但這樣做還是存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)被某人不小心刪除掉，于是我們另尋它道，發(fā)現(xiàn)了可以使用 Java8 中的 Stream 或 Java9 中的集合工廠 of 方法替代“{{”。
參考 & 鳴謝
https://www.ripjava.com/article/1291630596325408
https://cloud.tencent.com/developer/article/1179625
https://hacpai.com/article/1498563483898
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