《垃圾收集》
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垃圾收集器是Java語言區(qū)別于其他程序設計語言的一大特色。它把程序員從手工回收內(nèi)存空間的繁重工作中解脫了出來。在SUN公司的Java程序員（Java Programmer）認證考試中，垃圾收集器是必考的內(nèi)容，一般最多可以占總分值的6%左右。但是由于SUN公司的Java Programming Language SL-275課程的標準教材中，對有關垃圾收集器的內(nèi)容只做了非常簡單的介紹，而另外的一些關于Java技術的書籍，比如《Java 2核心技術》、《Java編程思想》、《精通Java 2》等等，里面關于垃圾收集器的內(nèi)容也幾乎沒有，或者只是簡單地提兩句，所以很多參加Java Programmer認證考試的中國考生，在垃圾收集器這一部分的得分都為0分。鑒于此，筆者總結(jié)了這個垃圾收集器的專題，希望對廣大Java技術的愛好者和準備認證考試的考生們有所幫助。
我們知道，許多程序設計語言都允許在程序運行期動態(tài)地分配內(nèi)存空間。分配內(nèi)存的方式多種多樣，取決于該種語言的語法結(jié)構(gòu)。但不論是哪一種語言的內(nèi)存分配方式，最后都要返回所分配的內(nèi)存塊的起始地址，即返回一個指針到內(nèi)存塊的首地址。當已經(jīng)分配的內(nèi)存空間不再需要時，換句話說當指向該內(nèi)存塊的句柄超出了使用范圍的時候，該程序或其運行環(huán)境就應該回收該內(nèi)存空間，以節(jié)省寶貴的內(nèi)存資源。在C，C++或其他程序設計語言中，無論是對象還是動態(tài)配置的資源或內(nèi)存，都必須由程序員自行聲明產(chǎn)生和回收，否則其中的資源將消耗，造成資源的浪費甚至死機。但手工回收內(nèi)存往往是一項復雜而艱巨的工作。因為要預先確定占用的內(nèi)存空間是否應該被回收是非常困難的！如果一段程序不能回收內(nèi)存空間，而且在程序運行時系統(tǒng)中又沒有了可以分配的內(nèi)存空間時，這段程序就只能崩潰。通常，我們把分配出去后，卻無法回收的內(nèi)存空間稱為"內(nèi)存滲漏體（Memory Leaks）"。
以上這種程序設計的潛在危險性在Java這樣以嚴謹、安全著稱的語言中是不允許的。但是Java語言既不能限制程序員編寫程序的自由性，又不能把聲明對象的部分去除（否則就不是面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言了），那么最好的解決辦法就是從Java程序語言本身的特性入手。于是，Java技術提供了一個系統(tǒng)級的線程（Thread），即垃圾收集器線程（Garbage Collection Thread），來跟蹤每一塊分配出去的內(nèi)存空間，當Java虛擬機（JVM）處于空閑循環(huán)時，垃圾收集器線程會自動檢查每一快分配出去的內(nèi)存空間，然后自動回收每一塊可以回收的無用的內(nèi)存塊。
垃圾收集器線程是一種低優(yōu)先級的線程，在一個Java程序的生命周期中，它只有在內(nèi)存空閑的時候才有機會運行。它有效地防止了內(nèi)存滲漏體的出現(xiàn)，并極大可能地節(jié)省了寶貴的內(nèi)存資源。但是，通過Java虛擬機來執(zhí)行垃圾收集器的方案可以是多種多樣的。
下面介紹垃圾收集器的特點和它的執(zhí)行機制：
垃圾收集器系統(tǒng)有自己的一套方案來判斷哪個內(nèi)存塊是應該被回收的，哪個是不符合要求暫不回收的。垃圾收集器在一個Java程序中的執(zhí)行是自動的，不能強制執(zhí)行，即使程序員能明確地判斷出有一塊內(nèi)存已經(jīng)無用了，是應該回收的，程序員也不能強制垃圾收集器回收該內(nèi)存塊。程序員唯一能做的就是通過調(diào)用System.gc()方法來"建議"執(zhí)行垃圾收集器，但其是否可以執(zhí)行，什么時候執(zhí)行卻都是不可知的。這也是垃圾收集器的最主要的缺點。當然相對于它給程序員帶來的巨大方便性而言，這個缺點是瑕不掩瑜的。
垃圾收集器的主要特點有：
1、垃圾收集器的工作目標是回收已經(jīng)無用的對象的內(nèi)存空間，從而避免內(nèi)存滲漏體的產(chǎn)生，節(jié)省內(nèi)存資源，避免程序代碼的崩潰。
2、垃圾收集器判斷一個對象的內(nèi)存空間是否無用的標準是：如果該對象不能再被程序中任何一個"活動的部分"所引用，此時我們就說，該對象的內(nèi)存空間已經(jīng)無用。所謂"活動的部分"，是指程序中某部分參與程序的調(diào)用，正在執(zhí)行過程中，尚未執(zhí)行完畢。
3、垃圾收集器線程雖然是作為低優(yōu)先級的線程運行，但在系統(tǒng)可用內(nèi)存量過低的時候，它可能會突發(fā)地執(zhí)行來挽救內(nèi)存資源。當然其執(zhí)行與否也是不可預知的。
4、垃圾收集器不可以被強制執(zhí)行，但程序員可以通過調(diào)用System.gc()方法來建議執(zhí)行垃圾收集器。
5、不能保證一個無用的對象一定會被垃圾收集器收集，也不能保證垃圾收集器在一段Java語言代碼中一定會執(zhí)行。因此在程序執(zhí)行過程中被分配出去的內(nèi)存空間可能會一直保留到該程序執(zhí)行完畢，除非該空間被重新分配或被其他方法回收。由此可見，完全徹底地根絕內(nèi)存滲漏體的產(chǎn)生也是不可能的。但是請不要忘記，Java的垃圾收集器畢竟使程序員從手工回收內(nèi)存空間的繁重工作中解脫了出來。設想一個程序員要用C或C++來編寫一段10萬行語句的代碼，那么他一定會充分體會到Java的垃圾收集器的優(yōu)點。
6、同樣沒有辦法預知在一組均符合垃圾收集器收集標準的對象中，哪一個會被首先收集。
7、循環(huán)引用對象不會影響其被垃圾收集器收集。
8、可以通過將對象的引用變量（reference variables，即句柄handles）初始化為null值，來暗示垃圾收集器來收集該對象。但此時，如果該對象連接有事件監(jiān)聽器（典型的AWT組件），那它還是不可以被收集。所以在設一個引用變量為null值之前，應注意該引用變量指向的對象是否被監(jiān)聽，若有，要首先除去監(jiān)聽器，然后才可以賦空值。
9、每一個對象都有一個finalize()方法，這個方法是從Object類繼承來的。
10、finalize()方法用來回收內(nèi)存以外的系統(tǒng)資源，就像是文件處理器和網(wǎng)絡連接器。該方法的調(diào)用順序和用來調(diào)用該方法的對象的創(chuàng)建順序是無關的。換句話說，書寫程序時該方法的順序和方法的實際調(diào)用順序是不相干的。請注意這只是finalize()方法的特點。
11、每個對象只能調(diào)用finalize()方法一次。如果在finalize()方法執(zhí)行時產(chǎn)生異常（exception），則該對象仍可以被垃圾收集器收集。
12、垃圾收集器跟蹤每一個對象，收集那些不可到達的對象（即該對象沒有被程序的任何"活的部分"所調(diào)用），回收其占有的內(nèi)存空間。但在進行垃圾收集的時候，垃圾收集器會調(diào)用finalize()方法，通過讓其他對象知道它的存在，而使不可到達的對象再次"復蘇"為可到達的對象。既然每個對象只能調(diào)用一次finalize()方法，所以每個對象也只可能"復蘇"一次。
13、finalize()方法可以明確地被調(diào)用，但它卻不能進行垃圾收集。
14、finalize()方法可以被重載（overload），但只有具備初始的finalize()方法特點的方法才可以被垃圾收集器調(diào)用。
15、子類的finalize()方法可以明確地調(diào)用父類的finalize()方法，作為該子類對象的最后一次適當?shù)牟僮�。但Java編譯器卻不認為這是一次覆蓋操作（overriding），所以也不會對其調(diào)用進行檢查。
16、當finalize()方法尚未被調(diào)用時，System.runFinalization()方法可以用來調(diào)用finalize()方法，并實現(xiàn)相同的效果，對無用對象進行垃圾收集。
17、當一個方法執(zhí)行完畢，其中的局部變量就會超出使用范圍，此時可以被當作垃圾收集，但以后每當該方法再次被調(diào)用時，其中的局部變量便會被重新創(chuàng)建。
18、Java語言使用了一種"標記交換區(qū)的垃圾收集算法"。該算法會遍歷程序中每一個對象的句柄，為被引用的對象做標記，然后回收尚未做標記的對象。所謂遍歷可以簡單地理解為"檢查每一個"。
19、Java語言允許程序員為任何方法添加finalize()方法，該方法會在垃圾收集器交換回收對象之前被調(diào)用。但不要過分依賴該方法對系統(tǒng)資源進行回收和再利用，因為該方法調(diào)用后的執(zhí)行結(jié)果是不可預知的。
通過以上對垃圾收集器特點的了解，你應該可以明確垃圾收集器的作用，和垃圾收集器判斷一塊內(nèi)存空間是否無用的標準。簡單地說，當你為一個對象賦值為null并且重新定向了該對象的引用者，此時該對象就符合垃圾收集器的收集標準。
判斷一個對象是否符合垃圾收集器的收集標準，這是SUN公司程序員認證考試中垃圾收集器部分的重要考點（可以說，這是唯一的考點）。所以，考生在一段給定的代碼中，應該能夠判斷出哪個對象符合垃圾收集器收集的標準，哪個不符合。下面結(jié)合幾種認證考試中可能出現(xiàn)的題型來具體講解：
Object obj = new Object ( ) ;
我們知道，obj為Object的一個句柄。當出現(xiàn)new關鍵字時，就給新建的對象分配內(nèi)存空間，而obj的值就是新分配的內(nèi)存空間的首地址，即該對象的值（請?zhí)貏e注意，對象的值和對象的內(nèi)容是不同含義的兩個概念：對象的值就是指其內(nèi)存塊的首地址，即對象的句柄；而對象的內(nèi)容則是其具體的內(nèi)存塊）。此時如果有obj=null；則obj指向的內(nèi)存塊此時就無用了，因為下面再沒有調(diào)用該變量了。
請再看以下三種認證考試時可能出現(xiàn)的題型：
程序段1：
1、fobj = new Object ( ) ;
2、fobj.Method ( ) ;
3、fobj = new Object ( ) ;
4、fobj. Method ( ) ;
問：這段代碼中，第幾行的fobj符合垃圾收集器的收集標準？
答：第3行。因為第3行的fobj被賦了新值，產(chǎn)生了一個新的對象，即換了一塊新的內(nèi)存空間，也相當于為第1行中的fobj賦了null值。這種類型的題在認證考試中是最簡單的。
程序段2：
1、Object sobj = new Object ( ) ;
2、Object sobj = null ;
3、Object sobj = new Object ( ) ;
4、sobj = new Object ( ) ;
問：這段代碼中，第幾行的內(nèi)存空間符合垃圾收集器的收集標準？
答：第1行和第3行。因為第2行為sobj賦值為null，所以在此第1行的sobj符合垃圾收集器的收集標準。而第4行相當于為sobj賦值為null，所以在此第3行的sobj也符合垃圾收集器的收集標準。
如果有一個對象的句柄a，且你把a作為某個構(gòu)造器的參數(shù)，即new Constructor ( a )的時候，即使你給a賦值為null，a也不符合垃圾收集器的收集標準。直到由上面構(gòu)造器構(gòu)造的新對象被賦空值時，a才可以被垃圾收集器收集。
程序段3：
1、Object aobj = new Object ( ) ;
2、Object bobj = new Object ( ) ;
3、Object cobj = new Object ( ) ;
4、aobj = bobj;
5、aobj = cobj;
6、cobj = null;
7、aobj = null;
問：這段代碼中，第幾行的內(nèi)存空間符合垃圾收集器的收集標準？
答：第7行。注意這類題型是認證考試中可能遇到的最難題型了。
行1-3分別創(chuàng)建了Object類的三個對象：aobj，bobj，cobj。
行4：此時對象aobj的句柄指向bobj，所以該行的執(zhí)行不能使aobj符合垃圾收集器的收集標準。
行5：此時對象aobj的句柄指向cobj，所以該行的執(zhí)行不能使aobj符合垃圾收集器的收集標準。
行6：此時仍沒有任何一個對象符合垃圾收集器的收集標準。
行7：對象cobj符合了垃圾收集器的收集標準，因為cobj的句柄指向單一的地址空間。在第6行的時候，cobj已經(jīng)被賦值為null，但由cobj同時還指向了aobj（第5行），所以此時cobj并不符合垃圾收集器的收集標準。而在第7行，aobj所指向的地址空間也被賦予了空值null，這就說明了，由cobj所指向的地址空間已經(jīng)被完全地賦予了空值。所以此時cobj最終符合了垃圾收集器的收集標準。但對于aobj和bobj，仍然無法判斷其是否符合收集標準。
總之，在Java語言中，判斷一塊內(nèi)存空間是否符合垃圾收集器收集標準的標準只有兩個：
1、給對象賦予了空值null，以下再沒有調(diào)用過。
2、給對象賦予了新值，既重新分配了內(nèi)存空間。
最后再次提醒一下，一塊內(nèi)存空間符合了垃圾收集器的收集標準，并不意味著這塊內(nèi)存空間就一定會被垃圾收集器收集。