未关闭的文件流会引起内存泄露么？
最近接触了一些面试者，在面试过程中有涉及到内存泄露的问题，其中有不少人回答说，如果文件打开后，没有关闭会导致内存泄露。当被继续追问，为什么会导致内存泄露时，大部分人都没有回答出来。
本文将具体讲一讲 文件(流)未关闭与内存泄露的关系。
什么是内存泄露
- 定义：当生命周期长的实例
L不合理地持有一个生命周期短的实例S，导致S实例无法被正常回收
举例说明
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | public class AppSettings { private Context mAppContext; private static AppSettings sInstance = new AppSettings(); //some other codes public static AppSettings getInstance() { return sInstance; } public final void setup(Context context) { mAppContext = context; } } |
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上面的代码可能会发生内存泄露
- 我们调用
AppSettings.getInstance.setup()传入一个Activity实例 - 当上述的
Activity退出时，由于被AppSettings中属性mAppContext持有，进而导致内存泄露。
为什么上面的情况就会发生内存泄露
- 以 Android 为例，GC 回收对象采用
GC Roots强引用可到达机制。 Activity实例被AppSettings.sInstance持有AppSettings.sInstance由于是静态，被AppSettings类持有AppSettings类被加载它的类加载器持有- 而类加载器就是
GC Roots的一种 - 由于上述关系导致
Activity实例无法被回收销毁。
验证是否引起内存泄露
因此，想要证明未关闭的文件流是否导致内存泄露，需要查看文件流是否是GC Roots强引用可到达。
示例代码1（辅助验证GC 发生）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | package com.example.streamleakssample import java.io.BufferedReader import java.io.Reader class MyBufferedReader(`in`: Reader?) : BufferedReader(`in`) { protected fun finalize() { println("MyBufferedReader get collected") } } |
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示例代码2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 | package com.example.streamleakssample import android.os.Bundle import android.support.v7.app.AppCompatActivity import android.util.Log import android.view.View import java.io.FileInputStream import java.io.InputStreamReader class MainActivity : AppCompatActivity() { override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) setContentView(R.layout.activity_main) findViewById<View>(R.id.textview).setOnClickListener { testInputStream() } } private fun testInputStream() { //需进入设置手动开启应用权限，未处理运行时权限问题 val `is` = FileInputStream("/sdcard/a.txt") val buf = MyBufferedReader(InputStreamReader(`is`)) var line = buf.readLine() val sb = StringBuilder() while (line != null) { sb.append(line).append("\n") line = buf.readLine() } val fileAsString = sb.toString() Log.i("MainActivity", "testInputStream.Contents : $fileAsString") } } |
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这里我们这样操作
- 点击textview视图，触发多次
testInputStream - 过几秒后，我们执行
heap dump。 - 我们使用 MAT 对上一步的dump文件进行分析(需进行格式转换)
分析上图，我们发现
- FileInputStream 只被 FinalizerReference 这个类(GC Root)持有
- 上述持有的原因是，
FileInputStream重写了finalize，会被加入到FinalizerReference的析构处理集合 - 上述引用会随着
Finalizer守护线程处理后解除，即FileInputStream实例彻底销毁。
所以，我们再来操作一波，验证上面的结论。
- 然后利用工具执行强制GC回收
- 过几秒后，我们执行
heap dump。 - 我们使用 MAT 对上一步的dump文件进行分析(需进行格式转换)
- 堆分析文件，查找
MyBufferedReader或者FileInputStream或者InputStreamReader没有发现这些实例，说明已经GC回收 - 出于谨慎考虑，我们按照包名查找
java.io在排除无关实例外，依旧无法找到testInputStream中的实例。再次证明已经被GC回收
因而我们可以确定，正常的使用流，不会导致内存泄露的产生。
当然，如果你刻意显式持有Stream实例，那就另当别论了。
为什么需要关闭流
首先我们看一张图
如上图从左至右有三张表
- file descriptor table 归属于单个进程
- global file table(又称open file table) 归属于系统全局
- inode table 归属于系统全局
从一次文件打开说起
当我们尝试打开文件/path/myfile.txt
1.从inode table 中查找到对应的文件节点 2.根据用户代码的一些参数（比如读写权限等）在open file table 中创建open file 节点 3.将上一步的open file节点信息保存，在file descriptor table中创建 file descriptor 4.返回上一步的file descriptor的索引位置，供应用读写等使用。
file descriptor 和流有什么关系
- 当我们这样
FileInputStream("/sdcard/a.txt")会获取一个file descriptor。 - 出于稳定系统性能和避免因为过多打开文件导致CPU和RAM占用居高的考虑，每个进程都会有可用的file descriptor 限制。
- 所以如果不释放file descriptor，会导致应用后续依赖file descriptor的行为(socket连接，读写文件等)无法进行，甚至是导致进程崩溃。
- 当我们调用
FileInputStream.close后，会释放掉这个file descriptor。
因此到这里我们可以说，不关闭流不是内存泄露问题，是资源泄露问题(file descriptor 属于资源)。
不手动关闭会怎样
不手动关闭的真的会发生上面的问题么？ 其实也不完全是。
因为对于这些流的处理，源代码中通常会做一个兜底处理。以FileInputStream为例
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | /** * Ensures that the <code>close</code> method of this file input stream is * called when there are no more references to it. * * @exception IOException if an I/O error occurs. * @see java.io.FileInputStream#close() */ protected void finalize() throws IOException { // Android-added: CloseGuard support. if (guard != null) { guard.warnIfOpen(); } if ((fd != null) && (fd != FileDescriptor.in)) { // Android-removed: Obsoleted comment about shared FileDescriptor handling. close(); } } |
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是的，在finalize方法中有调用close来释放file descriptor.
但是finalize方法执行速度不确定，不可靠
所以，我们不能依赖于这种形式，还是要手动调用close来释放file descriptor。
关闭流实践
Java 7 之后，可以使用try-with-resource方式处理
1 2 3 4 5 6 | static String readFirstLineFromFile(String path) throws IOException { try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path))) { return br.readLine(); } } |
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Kotlin 可以使用use
1 2 3 | private fun readFirstLine(): String { BufferedReader(FileReader("test.file")).use { return it.readLine() } } |
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当然，还有最基础的手动关闭的形式
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | private String readFirstLine() throws FileNotFoundException { BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("test.file")); try { return reader.readLine(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { try { reader.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } return null; } |
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