面試必問：Java 垃圾回收機制

摘要：垃圾回收機制是守護執行緒的最佳示例，因為它始終在後台運行。

介紹

在 C/C++ 中，程式設計師負責對象的創建和銷毀。通常程式設計師會忽略無用對象的銷毀。由於這種疏忽，在某些時候，為了創建新對象，可能沒有足夠的記憶體可用，整個程式將異常終止，導致OutOfMemoryErrors。
但是在 Java 中，程式設計師不需要關心所有不再使用的對象。垃圾回收機制自動銷毀這些對象。
垃圾回收機制是守護執行緒的最佳示例，因為它始終在後台運行。
垃圾回收機制的主要目標是通過銷毀無法訪問的對象來釋放堆記憶體。

重要條款：

無法訪問的對象： 如果一個對象不包含對它的任何引用，則稱其為無法訪問的對象。另請注意，屬於隔離島的對象也無法訪問。

Integer i = new Integer(4);
// 新的 Integer 對象可通過 'i' 中的引用訪問
i = null;
// Integer 對象不再可用。

垃圾回收的資格： 如果對象無法訪問，則稱該對象有資格進行 GC（垃圾回收）。在上圖中，在i = null 之後； 堆區域中的整數對象 4 有資格進行垃圾回收。

使對象符合 GC 條件的方法

即使程式設計師不負責銷毀無用的對象，但如果不再需要，強烈建議使對象不可訪問（因此有資格進行 GC）。
通常有四種不同的方法可以使對象適合垃圾回收。

取消引用變數
重新分配引用變數
在方法內部創建的對象
隔離島

以上所有帶有示例的方法都在單獨的文章中討論：如何使對象符合垃圾收集條件

請求JVM運行垃圾收集器的方式

一旦我們使對象符合垃圾收集條件，垃圾收集器可能不會立即銷毀它。每當 JVM 運行垃圾收集器程式時，只會銷毀對象。但是當JVM運行Garbage Collector時，我們無法預料。
我們還可以請求 JVM 運行垃圾收集器。有兩種方法可以做到：

使用System.gc() 方法：系統類包含靜態方法gc() 用於請求 JVM 運行垃圾收集器。
使用Runtime.getRuntime().gc() 方法：運行時類允許應用程式與運行應用程式的 JVM 交互。因此，通過使用其 gc() 方法，我們可以請求 JVM 運行垃圾收集器。

// 演示請求 JVM 運行垃圾收集器的 Java 程式
public class Test
{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        Test t1 = new Test();
        Test t2 = new Test();
 
        // 取消引用變數
        t1 = null;
 
        // 請求 JVM 來運行垃圾收集器
        System.gc();
 
        // 取消引用變數
        t2 = null;
 
        // 請求 JVM 來運行垃圾收集器
        Runtime.getRuntime().gc();
 
    }
 
    @Override
    // 在垃圾回收之前，在對象上調用一次 finalize 方法
    protected void finalize() throws Throwable
    {
        System.out.println("垃圾收集器調用");
        System.out.println("對象垃圾收集：" + this);
    }
}

輸出：

垃圾收集器調用
對象垃圾收集：haiyong.Test@7ad74083
垃圾收集器調用
對象垃圾收集：haiyong.Test@7410a1a9

筆記：

不能保證以上兩種方法中的任何一種都一定會運行垃圾收集器。
調用System.gc() 等效於調用：Runtime.getRuntime().gc()

定稿

就在銷毀對象之前，垃圾收集器調用對象的finalize() 方法來執行清理活動。一旦finalize() 方法完成，垃圾收集器就會銷毀該對象。
finalize() 方法存在於具有以下原型的Object 類中。

protected void finalize() throws Throwable

根據我們的要求，我們可以覆蓋finalize() 方法來執行我們的清理活動，例如關閉資料庫連接。

筆記：

垃圾收集器而不是JVM調用的finalize() 方法。雖然垃圾收集器是JVM的模組之一。
對象類 finalize() 方法有空實現，因此建議覆蓋finalize() 方法來處理系統資源或執行其他清理。
對於任何給定的對象，finalize() 方法永遠不會被多次調用。
如果finalize() 方法拋出未捕獲的異常，則忽略該異常並終止該對象的終結。

有關finalize() 方法的示例，請參閱Java 程式的輸出第十套之垃圾收集

讓我們舉一個真實的例子，在那裡我們使用垃圾收集器的概念。

假設你去字節跳動實習，他們告訴你寫一個程式，計算在公司工作的員工人數（不包括實習生）。要製作這個程式，你必須使用垃圾收集器的概念。

這是您在公司獲得的實際任務：-

問：編寫一個程式來創建一個名為 Employee 的類，該類具有以下數據成員。
1.一個ID，用於存儲分配給每個員工的唯一ID。
2.員工姓名。
3.員工年齡。

另外，提供以下方法-

用於初始化名稱和年齡的參數化構造函數。ID 應在此構造函數中初始化。
顯示 ID、姓名和年齡的方法 show()。
顯示下一個員工的 ID 的方法 showNextId()。

現在對垃圾回收機制不了解的初學者可能會這樣編寫程式碼：

//計算在公司工作的員工人數的程式

class Employee
{
    private int ID;
    private String name;
    private int age;
    private static int nextId=1;
    //它是靜態的，因為它在所有對象之間保持通用並由所有對象共享
    public Employee(String name,int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.ID = nextId++;
    }
    public void show()
    {
        System.out.println
        ("Id="+ID+"\nName="+name+"\nAge="+age);
    }
    public void showNextId()
    {
        System.out.println
        ("Next employee id will be="+nextId);
    }
}
class UseEmployee
{
    public static void main(String []args)
    {
        Employee E=new Employee("GFG1",33);
        Employee F=new Employee("GFG2",45);
        Employee G=new Employee("GFG3",25);
        E.show();
        F.show();
        G.show();
        E.showNextId();
        F.showNextId();
        G.showNextId();
 
            { //這是保留所有實習生的子塊。
            Employee X=new Employee("GFG4",23);    
            Employee Y=new Employee("GFG5",21);
            X.show();
            Y.show();
            X.showNextId();
            Y.showNextId();
        }
        //這個大括弧之後，X 和 Y 將被移除。因此現在它應該顯示 nextId 為 4。
        E.showNextId();//這一行的輸出應該是 4，但它會給出 6 作為輸出。
    }
}

現在獲得正確的輸出：

現在垃圾收集器（gc）將看到 2 個空閑的對象。現在遞減 nextId，gc(garbage collector) 只會在我們的程式設計師在我們的類中覆蓋它時調用方法 finalize() 。如前所述，我們必須請求 gc(garbage collector)，為此，我們必須在關閉子塊的大括弧之前編寫以下 3 個步驟。

將引用設置為 null（即 X = Y = null;）
調用，System.gc();
調用，System.runFinalization();

現在計算員工人數的正確程式碼（不包括實習生）

// 計算不包括實習生的員工人數的正確程式碼
class Employee
{
    private int ID;
    private String name;
    private int age;
    private static int nextId=1;
    //它是靜態的，因為它在所有對象之間保持通用並由所有對象共享
    public Employee(String name,int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.ID = nextId++;
    }
    public void show()
    {
        System.out.println
        ("Id="+ID+"\nName="+name+"\nAge="+age);
    }
    public void showNextId()
    {
        System.out.println
        ("Next employee id will be="+nextId);
    }
    protected void finalize()
    {
        --nextId;
        //在這種情況下，gc 會為 2 個對象調用 finalize() 兩次。
    }
}

// 它是 Employee 類的右括弧
class UseEmployee
{
    public static void main(String []args)
    {
        Employee E=new Employee("GFG1",33);
        Employee F=new Employee("GFG2",45);
        Employee G=new Employee("GFG3",25);
        E.show();
        F.show();
        G.show();
        E.showNextId();
        F.showNextId();
        G.showNextId();
 
        {
            //這是保留所有實習生的子塊。
            Employee X=new Employee("GFG4",23);    
            Employee Y=new Employee("GFG5",21);
            X.show();
            Y.show();
            X.showNextId();
            Y.showNextId();
            X = Y = null;
            System.gc();
            System.runFinalization();
        }
    E.showNextId();
    }
}

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Tags: JAVA JVM 垃圾回收器垃圾回收機制對象程式設計師之家