Javaでも起こりうるメモリリーク｜情報科学を学ぶ大学生のブログ

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Javaでも起こりうるメモリリーク

2008 / 08 / 08 ( Fri )

「Effective Java プログラミング言語ガイド」を読んでいたら、以前のエントリ「Javaで学ぶデータ構造入門01－スタック(2/3)－ジェネリクスの実装」で詳解したスタックのプログラムにはメモリリークの可能性があることに気付きました。

Javaではガベージ・コレクション(GC)が行われるため、メモリ管理をあまり意識することなくプログラムを書くことができますが、そこに大きな罠がありました。

まずは、次のプログラム（再掲）をご覧下さい。これを見て、どこにメモリリークの可能性が潜んでいるか見つけられるでしょうか？

public class MyStack {	
	private T[] stack;
	private int sp; /* stack pointer */
	private final static int DEFAULT_CAPACITY = 10;
	private int capacity;
	
	public MyStack() {
		this(DEFAULT_CAPACITY);
	}
	
	public MyStack(int initialCapacity) {
		capacity = initialCapacity;
		stack = (T[]) new Object[initialCapacity];
	}
	
	public void push(T item) {
		stack[sp++] = item;
		capacityCheck();
	}
	
	public T pop() {
		return stack[--sp];
	}
	
	private void capacityCheck() {
		if(sp >= capacity)
			expandCapacity();
	}

	private void expandCapacity() {
		capacity *= 2;
		Object[] oldStack = stack;
		stack = (T[]) new Object[capacity];
		System.arraycopy(oldStack, 0, stack, 0, sp);
	}
}

このプログラムではスタックを配列によって実装しており、pushされるたびに新しいオブジェクトが配列に格納されていきます。そして、配列がいっぱいになると、expandCapacityを呼び出して配列を大きくします。

しかし、popされたときはスタックポインタの値をデクリメントして、スタックの先頭要素をreturnするだけなので、見かけ上はスタックから要素が取り除かれていますが、実際には配列に格納されたままなので参照は維持されています。

ガーベジ・コレクタはどこからも参照されていないオブジェクトを回収の対象に選びますので、このような実際には使われなくなったけど参照されたまま（※この状態をEffective Javaでは「廃れた参照(obsolete reference)」と呼んでいます）のオブジェクトは回収することができません。

こうして、使われなくなったのに回収してもらえないオブジェクトが増えていくと、しまいにはメモリリークを起こしてしまう可能性があります。（※しかし、最近のマシンはメモリ量が多いため、よほど使いすぎない限りメモリが足りなくなって止まってしまう可能性はないと思います）

さて、popの実装に問題があることはわかりましたがどのように修正をすればいいのでしょうか？実は簡単です。要は、参照が廃れたらそのことを明示すればよいので、popの際にreturnした要素が入っていた領域にnullをセットするようにします。

	public T pop() {
		Object result = stack[--sp];
		stack[sp] = null;
		return result;
	}

Effective Java プログラミング言語ガイド
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