误区纠正:关于单例模式的内存分析

  小菜最近在读《Java与模式》一书时,发现关于单例模式的章节中有这样一段话:

  

  作者想表达的大意为:为了实现某个对象能够持久在内存中,以供程序在整个运行周期都可以访问,可以让对象的某个成员变量持有一个指向自身的引用,来避免被回收。

  成员变量想要被清空,需要等待对象被释放,而对象被释放需要没有引用指向它,此时成员变量恰恰指向了对象本身,这看起来很不错,形成了一个循环。

  但实际上,这种说法是不准确的,容易让读者产生误解。

  请看下边这段代码:

  package blogs.test;public class SingletonTest { public static void main(String[] args) { //调用测试方法 test(); //通知jvm回收无用资源 System.gc(); System.out.println(“main finalize …”); } //测试方法 public static void test(){ //创建A类的对象 A a = new A(); //让对象的成员变量指向其自身 a._a=a; }}class A{ //定义一个成员变量,用来保存对象本身 public A _a = null; //对象被销毁时执行的方法 protected void finalize() throws Throwable { System.out.println(“A finalize …”); }}

  简单说明一下:

  当在main方法中调用test方法时,test方法会创建一个A类的实例a,同时把实例a的堆区地址放在实例a的成员变量_a中,也就是在模拟成员变量持有指向自身对象的引用。

  当以上步骤执行完成后,test方法结束, 由于a是局部变量,保存在方法栈中,会被立即释放,不再指向A类的实例,但是我们刚刚完成了“自引用”,根据上边的理论,有引用指向A类的实例,实例便不会被释放,因此上边程序的输出结果是“main 方法执行完毕…”。

  遗憾的是,结果并不是这样,真实的输出结果为:“main 方法执行完毕…A 被回收…”。

  为什么会这样?听听小菜的解释。

  单例模式创建的对象能够一直存在于内存中不被释放,并不只是由于持有一个自身的引用,本质是因为这个引用是静态的!也就是说,如果成员变量是非静态的,它持有一个自身的引用,那么这个对象还是会被回收。

  “系统内至少保持一个对对象的引用”,这个引用指的是从栈区或方法区中发出的引用,也就是安全的引用。

  类被实例化之后,是放在堆区中的,而我们是无法直接操作堆内存的!因此需要一个引用,指向堆区的某个区域,而这个引用,必须是从栈中(或方法区中)发出的,因为我们可以直接访问栈内存,如果是从堆中发出的引用,是无意义的引用,我们根本访问不到,因此会被回收。

  类的成员变量恰恰是放在堆内存中,因此由类的成员变量持有一个对象的引用,这个引用是不安全的(不安全≠无效)!!

  再举个例子,如果栈区的a局部变量指向堆中的b对象,b对象的某个成员变量指向堆中的c对象。我们可以通过a访问b,再由b访问c。假如一旦a不再指向b,那么再也访问不到b,c也不可能被访问到,即便b此时仍然指向c,但都成了无法访问的对象,b、c均会被jvm自动回收。

  

  单例模式中成员变量是静态的,它并不保存在堆内存中,而是在方法区中,是一块持久的内存空间,不会被自动回收,因此指向自身的引用是安全的,自身不会被回收。

  到此,如果我们把第一个例子中的成员变量改成静态的,那么test方法执行结束后,A类的对象不会被回收,程序输出结果为:“main 方法执行完毕…”。

  

  最后提一句,堆区是整个程序共享的,因此可能会出现线程安全问题。

爱上一个人的时候,总会有点害怕,怕得到他;怕失掉他。

误区纠正:关于单例模式的内存分析

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