如果您認為 Java 游戲開發(fā)人員是 Java 編程世界的一級方程式賽車手，那么您就會明白為什么他們會如此地重視程序的性能。 游戲開發(fā)人員幾乎每天都要面對的性能問題，往往超過了一般程序員考慮問題的范圍。哪里可以找到這些特殊的開發(fā)人員呢？Java 游戲社區(qū)就是一個好去處。 雖然在這個站點可能沒有很多關(guān)于服務(wù)器端的應(yīng)用，但是我們依然可以從中受益，看看這些“惜比特如金”的游戲開發(fā)人員每天所面對的，我們往往能從中得到寶貴的經(jīng)驗。讓我們開始游戲吧！ 

　　對象泄漏
　　游戲程序員跟其他程序員一樣――他們也需要理解 Java 運行時環(huán)境的一些微妙之處，比如垃圾收集。垃圾收集可能是使您感到難于理解的較難的概念之一, 因為它并不能總是毫無遺漏地解決 Java 運行時環(huán)境中堆管理的問題。似乎有很多類似這樣的討論，它的開頭或結(jié)尾寫著：“我的問題是關(guān)于垃圾收集”。

　　假如您正面遭遇內(nèi)存耗盡（out-of-memory）的錯誤。于是您使用檢測工具想要找到問題所在，但這是徒勞的。您很容易想到另外一個比較可信的原因：這是 Java 虛擬機堆管理的問題,而不會認為這是您自己的程序的緣故。但是，正如 Java 游戲社區(qū)的資深專家不止一次地解釋的，Java 虛擬機并不存在任何被證實的對象泄漏問題。實踐證明，垃圾收集器一般能夠精確地判斷哪些對象可被收集，并且重新收回它們的內(nèi)存空間給 Java 虛擬機。所以，如果您遇到了內(nèi)存耗盡的錯誤，那么這完全可能是由您的程序造成的，也就是說您的程序中存在著“無意識的對象保留（unintentional object retention）”。

　　內(nèi)存泄漏與無意識的對象保留
　　內(nèi)存泄漏和無意識的對象保留的區(qū)別是什么呢？對于用 Java 語言編寫的程序來說，確實沒有區(qū)別。兩者都是指在您的程序中存在一些對象引用，但實際上您并不需要引用這些對象。一個典型的例子是向一個集合中加入一些對象以便以后使用它們，但是您卻忘了在使用完以后從集合中刪除這些對象。因為集合可以無限制地擴大，并且從來不會變小，所以當您在集合中加入了太多的對象（或者是有很多的對象被集合中的元素所引用）時，您就會因為堆的空間被填滿而導(dǎo)致內(nèi)存耗盡的錯誤。垃圾收集器不能收集這些您認為已經(jīng)用完的對象，因為對于垃圾收集器來說，應(yīng)用程序仍然可以通過這個集合在任何時候訪問這些對象，所以這些對象是不可能被當作垃圾的。

　　對于沒有垃圾收集的語言來說，例如 C++ ，內(nèi)存泄漏和無意識的對象保留是有區(qū)別的。C++ 程序跟 Java 程序一樣，可能產(chǎn)生無意識的對象保留。但是 C++ 程序中存在真正的內(nèi)存泄漏，即應(yīng)用程序無法訪問一些對象以至于被這些對象使用的內(nèi)存無法釋放且返還給系統(tǒng)。令人欣慰的是，在 Java 程序中，這種內(nèi)存泄漏是不可能出現(xiàn)的。所以，我們更喜歡用“無意識的對象保留”來表示這個令 Java 程序員抓破頭皮的內(nèi)存問題。這樣，我們就能區(qū)別于其他使用沒有垃圾收集語言的程序員。

　　跟蹤被保留的對象
　　那么當發(fā)現(xiàn)了無意識的對象保留該怎么辦呢？首先，需要確定哪些對象是被無意保留的，并且需要找到究竟是哪些對象在引用它們。然后必須安排好 應(yīng)該在哪里釋放它們。最容易的方法是使用能夠?qū)Χ旬a(chǎn)生快照的檢測工具來標識這些對象，比較堆的快照中對象的數(shù)目，跟蹤這些對象，找到引用這些對象的對象，然后強制進行垃圾收集。有了這樣一個檢測器，接下來的工作相對而言就比較簡單了: 

　　等待直到系統(tǒng)達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，這個狀態(tài)下大多數(shù)新產(chǎn)生的對象都是暫時的，符合被收集的條件；這種狀態(tài)一般在程序所有的初始化工作都完成了之后。 
　　強制進行一次垃圾收集，并且對此時的堆做一份對象快照。 
　　進行任何可以產(chǎn)生無意地保留的對象的操作。 
　　再強制進行一次垃圾收集，然后對系統(tǒng)堆中的對象做第二次對象快照。 
　　比較兩次快照，看看哪些對象的被引用數(shù)量比第一次快照時增加了。因為您在快照之前強制進行了垃圾收集，那么剩下的對象都應(yīng)該是被應(yīng)用程序所引用的對象，并且通過比較兩次快照我們可以準確地找出那些被程序保留的、新產(chǎn)生的對象。 
　　根據(jù)您對應(yīng)用程序本身的理解，并且根據(jù)對兩次快照的比較，判斷出哪些對象是被無意保留的。 
　　跟蹤這些對象的引用鏈，找出究竟是哪些對象在引用這些無意地保留的對象，直到您找到了那個根對象，它就是產(chǎn)生問題的根源。 

　　顯式地賦空（nulling）變量
　　一談到垃圾收集這個主題，總會涉及到這樣一個吸引人的討論，即顯式地賦空變量是否有助于程序的性能。賦空變量是指簡單地將 null 值顯式地賦值給這個變量，相對于讓該變量的引用失去其作用域。

清單 1. 局部作用域

public static String scopingExample(String string) { 
  StringBuffer sb = new StringBuffer(); 
  sb.append("hello ").append(string); 
  sb.append(", nice to see you!"); 
  return sb.toString(); 
} 

　　當該方法執(zhí)行時，運行時棧保留了一個對 StringBuffer 對象的引用，這個對象是在程序的第一行產(chǎn)生的。在這個方法的整個執(zhí)行期間，棧保存的這個對象引用將會防止該對象被當作垃圾。當這個方法執(zhí)行完畢，變量 sb 也就失去了它的作用域，相應(yīng)地運行時棧就會刪除對該 StringBuffer 對象的引用。于是不再有對該 StringBuffer 對象的引用，現(xiàn)在它就可以被當作垃圾收集了。棧刪除引用的操作就等于在該方法結(jié)束時將 null 值賦給變量 sb。

　　錯誤的作用域
　　既然 Java 虛擬機可以執(zhí)行等價于賦空的操作，那么顯式地賦空變量還有什么用呢？對于在正確的作用域中的變量來說，顯式地賦空變量的確沒用。但是讓我們來看看另外一個版本的 scopingExample 方法，這一次我們將把變量 sb 放在一個錯誤的作用域中。

清單 2. 靜態(tài)作用域

static StringBuffer sb = new StringBuffer(); 
public static String scopingExample(String string) { 
  sb = new StringBuffer(); 
  sb.append("hello ").append(string); 
  sb.append(", nice to see you!"); 
  return sb.toString(); 
} 

　　現(xiàn)在 sb 是一個靜態(tài)變量，所以只要它所在的類還裝載在 Java 虛擬機中，它也將一直存在。該方法執(zhí)行一次，一個新的 StringBuffer 將被創(chuàng)建并且被 sb 變量引用。在這種情況下，sb 變量以前引用的 StringBuffer 對象將會死亡，成為垃圾收集的對象。也就是說，這個死亡的 StringBuffer 對象被程序保留的時間比它實際需要保留的時間長得多――如果再也沒有對該 scopingExample 方法的調(diào)用，它將會永遠保留下去。

　　一個有問題的例子
　　即使如此，顯式地賦空變量能夠提高性能嗎？我們會發(fā)現(xiàn)我們很難相信一個對象會或多或少對程序的性能產(chǎn)生很大影響，直到我看到了一個在 Java Games 的 Sun 工程師給出的一個例子，這個例子包含了一個不幸的大型對象。

清單 3. 仍在靜態(tài)作用域中的對象

private static Object bigObject;

public static void test(int size) { 
  long startTime = System.currentTimeMillis(); 
  long numObjects = 0; 
  while (true) { 
    //bigObject = null; //explicit nulling 
    //SizableObject could simply be a large array, e.g. byte[] 
    //In the JavaGaming discussion it was a BufferedImage 
    bigObject = new SizableObject(size); 
    long endTime = System.currentTimeMillis(); 
    ++numObjects; 
    // We print stats for every two seconds 
    if (endTime - startTime >= 2000) { 
      System.out.println("Objects created per 2 seconds = " + numObjects); 
      startTime = endTime; 
      numObjects = 0; 
    } 
  } 
} 

　　這個例子有個簡單的循環(huán)，創(chuàng)建一個大型對象并且將它賦給同一個變量，每隔兩秒鐘報告一次所創(chuàng)建的對象個數(shù)?，F(xiàn)在的 Java 虛擬機采用 generational 垃圾收集機制，新的對象創(chuàng)建之后放在一個內(nèi)存空間（取名 Eden）內(nèi)，然后將那些在第一次垃圾收集以后仍然保留的對象轉(zhuǎn)移到另外一個內(nèi)存空間。在 Eden，即創(chuàng)建新對象時所在的新一代空間中，收集對象要比在“老一代”空間中快得多。但是如果 Eden 空間已經(jīng)滿了，沒有空間可供分配，那么就必須把 Eden 中的對象轉(zhuǎn)移到老一代空間中，騰出空間來給新創(chuàng)建的對象。如果沒有顯式地賦空變量，而且所創(chuàng)建的對象足夠大，那么 Eden 就會填滿，并且垃圾收集器就不能收集當前所引用的這個大型對象。所產(chǎn)生的后果是，這個大型對象被轉(zhuǎn)移到“老一代空間”，并且要花更多的時間來收集它。 

　　通過顯式地賦空變量，Eden 就能在新對象創(chuàng)建之前獲得自由空間，這樣垃圾收集就會更快。實際上，在顯式賦空的情況下，該循環(huán)在兩秒鐘內(nèi)創(chuàng)建的對象個數(shù)是沒有顯式賦空時的5倍――但是僅當您選擇創(chuàng)建的對象要足夠大而可以填滿 Eden 時才是如此, 在 Windows 環(huán)境、Java虛擬機 1.4 的默認配置下大概需要 500KB。那就是一行賦空操作產(chǎn)生的 5 倍的性能差距。但是請注意這個性能差別產(chǎn)生的原因是變量的作用域不正確，這正是賦空操作發(fā)揮作用的地方，并且是因為所創(chuàng)建的對象非常大。

　　最佳實踐
　　這是一個有趣的例子，但是值得強調(diào)的是，最佳實踐是正確地設(shè)置變量的作用域，而不要顯式地賦空它們。雖然顯式賦空變量一般應(yīng)該沒有影響，但總有一些反面的例子證明這樣做會對性能產(chǎn)生巨大的負面影響。例如，迭代地或者遞歸地賦空集合內(nèi)的元素使得這些集合中的對象能夠滿足垃圾收集的條件，實際上是增加了系統(tǒng)的開銷而不是幫助垃圾收集。請記住這是個有意弄錯作用域的例子，其實質(zhì)是一個無意識的對象保留的例子。

    轉(zhuǎn)http://www.javaresearch.org