如果使用的是C或C++語言，開發人員需要自己管理memory，但當轉換到有garbage collection的程式語言時，會突然覺得工作變輕鬆。但是有garbage collection機制，真的就可以完全不注意memory的使用嗎？不會有memory leak的問題嗎？

以下面使用array實作stack的程式碼為例，並用for迴圈push和pop 100個物件，當物件被pop出stack之後，在沒有做額外的處理情況下，因為每個物件被array reference，所以garbage collector以為它還有被使用，就沒有做garbage collection，結果這些已經被pop出去的物件，被遺留在記憶體中。簡單地用Runtime API計算佔用的記憶體容量，大約是26674776 bytes。

import java.lang.Exception;
import java.util.Arrays;

public class Stack {
    private Object[] items;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_SIZE = 16;

    public Stack() {
        items = new Object[DEFAULT_SIZE];
    }

    public void push(Object item) {
        ensureCapacity();
        items[size++] = item;
    }

    public Object pop() throws Exception {
        if (size == 0) {
            throw new Exception("Stack is empty");
        }
        Object result = items[--size];
        return result;
    }

    private void ensureCapacity() {
        if (size == items.length) {
            items = Arrays.copyOf(items, 2 * size + 1);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        long beforeUsedMem=Runtime.getRuntime().totalMemory()-Runtime.getRuntime().freeMemory();
        Stack example = new Stack();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            example.push(new byte[1024 * 1024]);
            example.pop();
        }
        long afterUsedMem=Runtime.getRuntime().totalMemory()-Runtime.getRuntime().freeMemory();
        long actualMemUsed=afterUsedMem-beforeUsedMem;
        System.out.println(actualMemUsed);
    }
}

而已經pop出去的物件，可以做什麼處理，避免記憶體的佔用呢？可以在pop的時候，把物件設為null ，這樣就可以消滅遺留的reference，解放記憶體。把物件設為null之後，再重新計算佔用的記憶體容量，大約是4637976 bytes，是沒有消滅遺留的reference的1/5左右。

import java.lang.Exception;
import java.util.Arrays;

public class Stack {
    private Object[] items;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_SIZE = 16;

    public Stack() {
        items = new Object[DEFAULT_SIZE];
    }

    public void push(Object item) {
        ensureCapacity();
        items[size++] = item;
    }

    public Object pop() throws Exception {
        if (size == 0) {
            throw new Exception("Stack is empty");
        }
        Object result = items[--size];
        items[size] = null;
        return result;
    }

    private void ensureCapacity() {
        if (size == items.length) {
            items = Arrays.copyOf(items, 2 * size + 1);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        long beforeUsedMem=Runtime.getRuntime().totalMemory()-Runtime.getRuntime().freeMemory();
        Stack example = new Stack();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            example.push(new byte[1024 * 1024]);
            example.pop();
        }
        long afterUsedMem=Runtime.getRuntime().totalMemory()-Runtime.getRuntime().freeMemory();
        long actualMemUsed=afterUsedMem-beforeUsedMem;
        System.out.println("Memory used: " + actualMemUsed + " bytes");
    }
}

當然，使用null 清除reference這個方法，只能當不得已使用的workaround，因為如果不小心把正在被使用的reference設為null，很容易造成NullPointerException。

除了上面的範例會有memory leak的風險，cache也常常會有memory leak的問題，因為使用cache時，裡面的record是由開發人員管理，不是由JVM管理，所以有一些沒有被使用的record，很有可能被一直遺忘在cache裡面。所以在實作cache的時候，可以使用WeakHashMap ，這樣當裡面的資料沒有被reference的時，就會自動被清理，當然，也可以設置expire time，讓tool(ex: redis)自動去清理過期的record。