Assim como o cérebro é crucial para a vida humana, a memória é igualmente importante para os computadores. Seu sistema não pode realizar tarefas quando não possui RAM suficiente.
A escassez de RAM e alguns outros problemas de memória podem ocorrer devido a vazamentos de memória. Portanto, mostraremos como você pode detectar vazamentos de memória e corrigi-los.
Mas antes disso, vamos entender mais sobre vazamentos de memória e por que você deveria corrigi-los.
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O que são vazamentos de memória?
Imagine um estacionamento ao lado de um shopping, onde todos os carros estão estacionados, independentemente de os compradores terem terminado ou não as compras. Com o tempo, não sobrará espaço para estacionamento de novos veículos, causando bloqueios de trânsito e reduzindo a eficiência geral do shopping.
Fonte da imagem: prateeknima.medium.com
O mesmo acontece com os computadores!
Os aplicativos de computador, semelhantes aos carros em um estacionamento, podem esquecer de liberar a memória usada quando não forem mais necessários. Isso sobrecarrega sua memória e não deixa espaço para novas tarefas serem executadas sem problemas, resultando em um erro de memória comum chamado vazamento de memória.
Um exemplo de código para mostrar o vazamento de memória:
void memory_allocation() {
int *ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
}
O trecho de código C acima aloca alguma memória para uma variável inteira e atribui sua localização de memória ao ponteiro ‘ptr’. Mas não há código escrito para desalocar a memória, o que leva a vazamentos de memória.
def infinite_rec():
return infinite_rec()
No código Python acima, não há caso base para encerrar a função. Portanto, o código acima resulta em estouro de pilha e vazamentos de memória.
Causas comuns para vazamentos de memória
Negligência do programador
A primeira razão para um vazamento de memória é a negligência do programador.
Os programadores muitas vezes alocam dados na memória, mas às vezes esquecem de liberá-los quando não são mais necessários. Em algum momento, isso mantém toda a memória ocupada e não oferece espaço para tarefas futuras, levando ao que chamamos de erro de “vazamento de memória”.
Linguagens de Programação
Usar linguagens de programação sem sistema de gerenciamento de memória integrado pode causar vazamentos de memória.
Linguagens de programação como Java possuem coletores de lixo integrados para cuidar automaticamente do gerenciamento de memória.
Mas, por exemplo, C++ não possui um coletor de lixo integrado. Você, o programador, deve manipular manualmente a memória aqui, causando vazamentos de memória sempre que se esquecer de limpá-la manualmente.
Uso pesado de cache
Tarefas, dados ou aplicativos usados com frequência são armazenados em cache para acesso mais rápido.
Isso pode levar a um erro de vazamento de memória se os itens estiverem armazenados em cache, mas não forem limpos, embora estejam desatualizados ou não estejam mais alinhados com seus padrões de uso atuais.
Uso de variáveis globais
As variáveis globais mantêm os dados alocados durante toda a vida útil do aplicativo. Portanto, o uso de mais variáveis globais utiliza muita memória por mais tempo e causa vazamentos de memória.
Estruturas de dados ineficientes
Os desenvolvedores geralmente criam suas próprias estruturas de dados para realizar funcionalidades personalizadas. No entanto, erros de vazamento de memória aparecem quando essas estruturas de dados não conseguem desalocar a memória usada.
Conexões não fechadas
Não fechar arquivos, bancos de dados, conexões de rede, etc., após o uso também pode levar a erros de vazamento de memória.
Consequências de vazamentos de memória
Baixo desempenho – Você verá uma diminuição gradual no desempenho do seu aplicativo ou sistema à medida que os vazamentos de memória se acumulam. Isso ocorre porque não haverá memória disponível para a conclusão das tarefas, tornando seu aplicativo mais lento.
Aplicativos travados – Os aplicativos ficam sem memória à medida que aumentam os vazamentos de memória. Em algum momento, sem memória disponível, o programa trava, resultando em perda de dados e falha do aplicativo.
Vulnerabilidades de segurança – A não limpeza adequada de dados confidenciais, como senhas, detalhes pessoais ou informações confidenciais da memória após o uso, expõe esses dados a invasores durante vazamentos de memória.
Esgotamento de recursos – Os aplicativos ocupam mais espaço da RAM quando ficam sem memória devido a vazamentos de memória. Isso aumenta o consumo de recursos e reduz o desempenho geral do sistema.
Como detectar vazamentos de memória?
Inspeção Manual de Código
Examine seu código-fonte para encontrar instâncias em que a memória está alocada, mas não limpa após o uso. Procure variáveis e objetos no código que estejam usando memória, mas não a liberem quando não forem mais necessários.
Além disso, fique de olho nas principais fontes de armazenamento de dados, ou seja, garanta que as estruturas de dados gerenciem bem a memória alocada.
Análise de código estático
Várias ferramentas de análise estática bem projetadas analisam o código-fonte do compilador e detectam casos de vazamento de memória.
Às vezes, eles rastreiam padrões, regras e erros comuns em seu código para adivinhar vazamentos de memória antecipadamente, mesmo antes que eles ocorram.
Ferramentas de análise dinâmica
Essas ferramentas usam a abordagem dinâmica para analisar o código durante a execução e detectar vazamentos de memória.
As ferramentas de análise dinâmica examinam o comportamento em tempo de execução de objetos, funções e seu uso de memória. É por isso que essas ferramentas são altamente precisas na detecção de vazamentos de memória.
Ferramentas de perfil
As ferramentas de criação de perfil fornecem insights sobre como o aplicativo está usando a memória.
Você, como desenvolvedor, pode usar essas informações para analisar o uso de memória do programa e otimizar as técnicas de gerenciamento de memória para evitar travamentos de aplicativos e problemas de degradação de memória.
Bibliotecas de detecção de vazamento de memória
Algumas linguagens de programação oferecem bibliotecas integradas ou de terceiros para detectar vazamentos de memória em seu programa.
Por exemplo, Java possui um coletor de lixo para lidar com a memória e C++ oferece CrtDbg para gerenciamento de memória.
Além disso, bibliotecas especializadas como LeakCanary, Valgrind, YourKit, etc., tratam de vazamentos de memória em diferentes tipos de aplicativos.
Como consertar vazamento de memória?
Identifique vazamentos de memória
Para corrigir vazamentos de memória, primeiro você precisa identificá-los.
Você pode fazer uma inspeção manual ou usar alguma ferramenta automatizada para detectar se o aplicativo está vazando memória. Você pode tentar os outros métodos de detecção de vazamento de memória mencionados acima para detectar os vazamentos.
Identifique os objetos que causam o vazamento
Depois de confirmar que o aplicativo está vazando memória na etapa acima, você deve procurar os objetos e estruturas de dados que estão causando o vazamento. Entenda como eles recebem memória e onde devem liberá-la.
Crie casos de teste
Agora você reduziu o local exato do vazamento de memória. Portanto, crie um caso de teste para garantir que você identificou corretamente a origem do vazamento de memória e para confirmar se o vazamento desaparece assim que você corrigir esses objetos específicos.
Corrija o código
Adicione o código de desalocação de memória para liberar a memória bloqueada pelos objetos defeituosos identificados. Se o código já existir, atualize-o para garantir que ele desaloque adequadamente a memória usada.
Teste novamente
Novamente, use ferramentas de detecção de vazamentos ou testes automatizados para verificar se o aplicativo funciona conforme o esperado e se não há bloqueio de memória.
Além disso, teste o desempenho e as funcionalidades do seu aplicativo para garantir que a atualização do código não afete outros fatores do aplicativo.
Melhores práticas para evitar vazamentos de memória
Seja um programador responsável
Você deve estar ciente de desalocar a memória usada ou liberar os ponteiros de memória enquanto escreve o próprio código. Isso minimizará problemas de vazamento de memória.
Lembra do código abaixo? Conforme mencionado no início do artigo, não há trecho de código de desalocação de memória, portanto, isso leva a um vazamento de memória.
void memory_allocation() {
int *ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
}
Veja como você, como programador, pode desalocar a memória.
delete ptr;
Use linguagens de programação equipadas
Linguagens de programação como Java ou Python empregam bibliotecas integradas de gerenciamento de memória, como coletores de lixo, para lidar automaticamente com vazamentos de memória.
Embora você ignore alguns casos, essas ferramentas integradas cuidam deles, evitando possíveis vazamentos de memória.
Portanto, recomendo que você use linguagens de programação nas quais o gerenciamento de memória vem integrado.
Referências Circulares
Evite referências circulares em seu programa.
As referências circulares seguem um ciclo fechado de objetos que se referem uns aos outros. Por exemplo, o objeto a refere-se a b, o objeto b refere-se a c e o objeto c novamente refere-se a a, sem fim no loop. Portanto, referências circulares levam a um loop infinito, causando vazamentos de memória.
Minimize o uso de variáveis globais
Você deve evitar o uso de variáveis globais se estiver preocupado com a eficiência da memória. Variáveis globais usam sua memória durante todo o tempo de execução do aplicativo, o que é uma prática ruim no gerenciamento de memória.
Então, mude para variáveis locais. Eles são eficientes em termos de memória, pois liberam a memória assim que a chamada da função é concluída.
As variáveis globais têm a seguinte aparência, mas só as utilizam quando necessário.
int x = 5 // Global variable
void func(){
print(x)
}
Mas use variáveis locais da seguinte maneira:
void func(){
int x = 5 // Local variable
print(x)
}
Limitar memória cache
Defina um limite para a memória que o cache pode usar. Às vezes, todas as tarefas que você executa no sistema serão enviadas para a memória cache, e esse armazenamento acumulado em cache leva a vazamentos de memória.
Portanto, limitar o cache pode evitar a ocorrência de vazamentos de memória.
Teste bem
Inclua testes de vazamento de memória em sua fase de testes.
Crie testes automatizados e cubra todos os casos extremos para detectar vazamentos de memória antes de liberar o código para produção.
Equipar ferramentas de monitoramento
Use ferramentas automáticas de criação de perfil para monitorar o uso de memória. Rastrear o uso de memória regularmente ajuda a identificar possíveis vazamentos e corrigi-los com antecedência.
O Visual Studio Profiler, o NET Memory Profiler e o JProfiler são algumas boas ferramentas neste contexto.
Conclusão
O gerenciamento eficiente de memória é necessário para atingir o desempenho máximo do aplicativo, e os vazamentos de memória não podem ser ignorados nesse contexto. Para um gerenciamento de memória eficaz, você deve lidar com vazamentos de memória e evitar que ocorram no futuro. Este artigo é sobre como você pode fazer isso.
Mostramos vários métodos para detectar vazamentos de memória, etapas comprovadas para corrigi-los e práticas que você pode seguir para evitar futuros vazamentos de memória.
A seguir, você também pode explorar como corrigir o erro de “falta de memória” no Windows em 5 minutos.