引言：随着我国社会经济建设的不断推进，我国计算机软件技术逐渐进入到人们的生活，并成为人们日常生活中的重要组成部分。尤其就JAVA语言技术来说，此技术是计算领域中的佼佼者，已经得到人们的认可，此技术不仅操作较为简答，而且不会受到区域和天气变化等干扰，应用价值较高，对其展开深入分析，可保证JAVA语言在计算机软件开发领域中的广泛应用。
一、JAVA编程语言概述
JAVA编程语言是JAVA的核心组成部分，更是JAVA可以被跨平台应用的基础，利用JAVA编程语言，让JAVA程序可以安装在任何操作系统上。虚拟机会执行字节文件，对于任何高级语言编写的源程序，只要可以被翻译成JAVA字节码，都可以在JAVA编程语言上运行，比如JRuby、Jython等等，因此JAVA具备了多语言混合编写的能力，具有较强的拓展性。
JAVA的内存管理方式和C++有很大的区别，对于C++程序员而言，需要为每一个new对象编写专门的delete代码，实现内存空间的回收，避免程序占据太多的内存空间导致程序占用资源过多。但是JAVA编程的过程中，JAVA编程语言将会自动进行内存的分配，包括对new对象的删除，从而达到回收内存的目的。由于JAVA使用了自动化的内存管理机制，减轻了程序员的程序编写难度，但是如果程序员不了解JVM对内存的分配和回收机制，就会导致内存出现泄露或者溢出的情况，再进行数据的排查和定位会变得十分困难[1]。
二、JAVA编程语言内存管理设计
内存管理工作就是对内存空间分配和释放，在JAVA程序运行的过程中，所有的对象都储存的堆中，对于对象的施放将会由JAVA垃圾回收器执行和负责。垃圾回收器会针对性地自动释放对象所占用的内存，简化了程序员的操作，但是也加重了JVM的运行负担[2]。在JAVA程序运行的过程中，垃圾回收器需要监控所有对象的动态，以及判断对象被申请、引用、赋值的情况，如果垃圾回收器判断对象不会被再次使用，就会对对象进行垃圾回收，释放对象所占用的内存。但是在实际的运转过程中，并不能保证对所有无用对象都进行回收。
垃圾回收器在完成对所有对象的遍历之后，需要使用合理的处理方式，让对象重新排列。但是回收方式和处理方式在不同的JVM中会有一定的区别，多数系统中都采用停止再复制的方式，或者用标记再回收的方式。
停止再复制：停止再复制的模式下，JVM会先将正在执行的程序暂停，然后在遍历程序中的所有对象，并将其从原来的的堆复制到另一个堆上，并且会修改对这些对象的引用，并将原来的所有对象都视为垃圾。在对象复制到另一个堆上的时候，会使用头尾连接的而方式，让堆能够具有紧凑的排列。这种复制方式和实现方法比较简单，一般情况下具有较快的速度，但是也会有一些原因，导致它的效率不能保证。首先，使用这种方式对于内存空间需求较高，必须有两个堆的空间，导致JVM占据的内存很大，而且在两个堆之间来回复制数据的过程中，也要修改指向这些对象的引用，会占据大量的算力。对于堆上或者静态储存空间的对象，修改比较容易，但是对于其他位置的对象，必须要进行遍历才能找到，这就导致程序的性能会受到严重的影响。同时，很多程序在运行稳定之后，产生的垃圾并不多，甚至不会产生垃圾，但是在这种情况下，如果依然进行复制和修改工作，就会浪费大量运算资源。
标记再回收：标记再回收也是一种回收原理，会从堆或者静态储存器开始，搜索所有的引用，找出存活对象。在查找的过程中，只要找到一个存活对象，就会给该对象一个标记，在找出所有存活对象之后，就可以简单地实现对垃圾对象的识别，然后将内存释放掉，并不需要进行复制和排序的工作[3]。在标记再回收的工作模式下，内存始终处在不连续的工作状态，在不断释放垃圾对象之后，或者内存处于完全的零碎状态后，才会对空间继续进行密集的处理，并且找到它所标记的对象进行整理，这时JVM也需要暂停正在执行的程序。使用这种方式是的问题在于程序的运行速度会很慢，但是如果程序相对较小，只有少量垃圾或者没有垃圾时，这种方式就比较有效了。
自省方式：通常在JVM中，对垃圾的回收都是采用以上两种方法，实际工作过程中，会采用两种方式融合的方法，也就是自省方式。在所有的内存对象都是长期存活而且效率下降时，就会转化为标记在复制的方式，如果发现空间已经出现了严重的撕裂，那么就会采用停止再复制的方式。由于在工作过程中JVM会对自身的工作状态不断分析，所以得名“自省”。由于内存的分配都是以块为单位的，一般都和对象大小相同。但是如果有比较大的对象，会有专门的块空间。因此，每个块中都会有世代计数器，判断内存中的对象是否被使用了。在复制的过程中，通过复制那些比较小的对象，将内存联系起来，而对于那些大对象，修改的时候会利用世代计数器，判断大对象是否存活，从而完成清理工作。
三、JAVA的内存设计
（一） JAVA内存泄露的出现
内存泄露是程序员动态分配了内存，但是在使用完成后并没有释放内存，这种情况在C++程序中比较常见。但是在JAVA中，内存回收工作会交给虚拟机自动管理，所以并不需要程序员专门调动函数。但是因为JVM的运行机制，如果程序员并没有做好内存分配工作，就会导致泄露问题。例如在程序运行期间，有两个不同生存周期的A类和B类，程序运行时，A类首先被实例化，并且在程序运行的很长时间内都存在；某个时间点，B类被创建，A类添加了对B类的引用。如果B类是用户界面的小控件，由用户决定其是否被清除，如果没有清除A对B的引用，即便不再需要B那么B类也会占据控件。
（二）内存泄露检测工具
内存泄露检测工具能够检测内存的泄露问题，通过JAVA程序在运行过程中的所有申请、释放动作，从而统计内存信息，以及完成可视化显示。开发人员就能够根据这些信息分析是否会存在内存泄露。目前的泄露检测工具包括JRockit Memory Leak Detector、HeapAnalyzer等等。
（三）finalize()函数
该函数能够弥补垃圾回收装置存在的不足，由于垃圾回收器只能对存货对象进行搜索，并且使用new的方式进行内存空间的分配，但是不能回收一些特殊的内存空间。所以JAVA也提供了finalize()函数满足程序员的要求，在内存回收器进行无用对象释放时，会先调用对象的finalize()函数，在垃圾回收器动作发生时再释放真正的对象。因此在程序设计的过程中finalize()来释放回收器无法释放的特殊内存[4]。
结束语：JAVA虽然有自动的工作内存释放机制，但是如果程序设计存在问题，依然会导致内存泄露的问题。因此，程序员在设计程序的时候，需要做好对内存泄露工具的使用，以及合理使用finalize()函数，加强对内存的控制，清除垃圾对象释放内存，确保程序的稳定运行。
参考文献：
[1]于斌. MSVL程序的高效运行时验证方法研究[D].西安电子科技大学,2019.
[2]管文浩. 内存泄露环境下可验证对称可搜索加密技术研究[D].西安电子科技大学,2018.
[3]李褚乔. 基于Android的内存泄露检测方法研究[D].哈尔滨工程大学,2017.
[4]朱洪军,韩洋,华保健,陈灏.移动应用程序内存泄露机制分析与检测方案设计[J].计算机工程与应用,2016,52(17):29-35+67.
