我先假设读者已经熟悉在Java代码中使用嵌套类的基础知识。在本文里，我将展示嵌套类的陷阱，内部类在JVM中引起内存泄漏和内存不足错误的地方。之所以会发生这种类型的内存泄漏，是因为内部类必须始终能够访问其外部类。从简单的嵌套过程到内存不足错误(并可能关闭JVM)是一个过程。我们一步步看他是如何产生的。
步骤1：内部类引用其外部类
内部类的任何实例都包含对其外部类的隐式引用。例如，考虑以下带有嵌套的EnclosedClass非静态成员类的EnclosingClass声明：
public class EnclosingClass
{
public class EnclosedClass
{
}
}
为了更好地理解这种连接，我们可以将上面的源代码(javac EnclosingClass.java)编译为EnclosingClass.class和EnclosingClass $ EnclosedClass.class，然后检查后者的类文件。
JDK包含用于反汇编类文件的javap(Java打印)工具。在命令行上，使javap带有EnclosingClass $ EnclosedClass，如下所示：
javap EnclosingClass$EnclosedClass
我们可以观察到以下输出，该输出揭示了一个隐含的 final的 EnclosingClass this $ 0字段，该字段包含对EnclosingClass的引用：
Compiled from "EnclosingClass.java"
public class EnclosingClass$EnclosedClass {
final EnclosingClass this$0;
public EnclosingClass$EnclosedClass(EnclosingClass);
}
步骤2：构造函数获取封闭的类引用
上面的输出显示了带有EnclosingClass参数的构造函数。使用-v(详细)选项执行javap，可以观察到构造函数在this $ 0字段中保存了EnclosingClass对象引用：
final EnclosingClass this$0;
descriptor: LEnclosingClass;
flags: (0x1010) ACC_FINAL, ACC_SYNTHETIC
public EnclosingClass$EnclosedClass(EnclosingClass);
descriptor: (LEnclosingClass;)V
flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=2, args_size=2
0: aload_0
1: aload_1
2: putfield #1 // Field this$0:LEnclosingClass;
5: aload_0
6: invokespecial #2 // Method java/lang/Object."":()V
9: return
LineNumberTable:
line 3: 0
步骤3：声明一个新方法
接下来，我们另一个类中声明一个方法，实例化EnclosingClass，然后实例化EnclosedClass。例如：
EnclosingClass ec = newEnclosingClass();
ec.newEnclosedClass();
下面的javap输出显示了此源代码的字节码转换。第18行显示对EnclosingClass $ EnclosedClass(EnclosingClass)的调用。
0: new #2 // class EnclosingClass
3: dup
4: invokespecial #3 // Method EnclosingClass."":()V
7: astore_1
8: new #4 // class EnclosingClass$EnclosedClass
11: dup
12: aload_1
13: dup
14: invokestatic #5 // Method java/util/Objects.requireNonNull:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
17: pop
18: invokespecial #6 // Method EnclosingClass$EnclosedClass."":(LEnclosingClass;)V
21: pop
22: return
内存泄漏的解剖
在以上示例中，根据应用程序代码，可能会耗尽内存并收到内存不足错误，从而导致JVM终止。下面的清单演示了这种情况。
import java.util.ArrayList;
class EnclosingClass
{
private int[] data;
public EnclosingClass(int size)
{
data = new int[size];
}
class EnclosedClass
{
}
EnclosedClass getEnclosedClassObject()
{
return new EnclosedClass();
}
}
public class MemoryLeak
{
public static void main(String[] args)
{
ArrayList al = new ArrayList<>();
int counter = 0;
while (true)
{
al.add(new EnclosingClass(100000).getEnclosedClassObject());
System.out.println(counter++);
}
}
}
EnclosingClass声明一个引用整数数组的私有数据字段。数组的大小传递给此类的构造函数，并实例化该数组。
EnclosingClass还声明EnclosedClass，一个嵌套的非静态成员类，以及一个实例化EnclosedClass的方法，并返回此实例。
MemoryLeak的main()方法首先创建一个java.util.ArrayList来存储EnclosingClass.EnclosedClass对象。现在，观察内存泄漏是如何发生的。
将计数器初始化为0后，main()进入无限while循环，该循环重复实例化EnclosedClass并将其添加到数组列表中。然后打印(或递增)计数器。
每个存储的EnclosedClass对象都维护对其外部对象的引用，该对象引用100,000个32位整数(或400,000字节)的数组。在对内部对象进行垃圾收集之前，无法对外部对象进行垃圾收集。最终，该应用程序将耗尽内存。
javac MemoryLeak.java
java MemoryLeak
我们将观察到如下输出(当然在不同的机器上，最后的数字可能不一样)：
7639
7640
7641
7642
7643
7644
7645
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at EnclosingClass.(MemoryLeak.java:9)
at MemoryLeak.main(MemoryLeak.java:30)
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