面试必问:Java 垃圾回收机制
介绍
- 在 C/C++ 中,程序员负责对象的创建和销毁。通常程序员会忽略无用对象的销毁。由于这种疏忽,在某些时候,为了创建新对象,可能没有足够的内存可用,整个程序将异常终止,导致 OutOfMemoryErrors。
- 但是在 Java 中,程序员不需要关心所有不再使用的对象。垃圾回收机制自动销毁这些对象。
- 垃圾回收机制是守护线程的最佳示例,因为它始终在后台运行。
- 垃圾回收机制的主要目标是通过销毁无法访问的对象来释放堆内存。
重要条款:
- 无法访问的对象: 如果一个对象不包含对它的任何引用,则称其为无法访问的对象。另请注意,属于隔离岛的对象也无法访问。
Integer i = new Integer(4);
// 新的 Integer 对象可通过 'i' 中的引用访问
i = null;
// Integer 对象不再可用。
- 垃圾回收的资格: 如果对象无法访问,则称该对象有资格进行 GC(垃圾回收)。在上图中,在 i = null 之后; 堆区域中的整数对象 4 有资格进行垃圾回收。
使对象符合 GC 条件的方法
- 即使程序员不负责销毁无用的对象,但如果不再需要,强烈建议使对象不可访问(因此有资格进行 GC)。
- 通常有四种不同的方法可以使对象适合垃圾回收。
- 取消引用变量
- 重新分配引用变量
- 在方法内部创建的对象
- 隔离岛
以上所有带有示例的方法都在单独的文章中讨论:如何使对象符合垃圾收集条件
请求 JVM 运行垃圾收集器的方式
- 一旦我们使对象符合垃圾收集条件,垃圾收集器可能不会立即销毁它。每当 JVM 运行垃圾收集器程序时,只会销毁对象。但是当 JVM 运行 Garbage Collector 时,我们无法预料。
- 我们还可以请求 JVM 运行垃圾收集器。有两种方法可以做到:
- 使用 *System.gc()* 方法:系统类包含静态方法 gc() 用于请求 JVM 运行垃圾收集器。
- 使用 *Runtime.getRuntime().gc()* 方法:运行时类允许应用程序与运行应用程序的 JVM 交互。因此,通过使用其 gc () 方法,我们可以请求 JVM 运行垃圾收集器。
// 演示请求 JVM 运行垃圾收集器的 Java 程序
public class Test
{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
Test t1 = new Test();
Test t2 = new Test();
// 取消引用变量
t1 = null;
// 请求 JVM 来运行垃圾收集器
System.gc();
// 取消引用变量
t2 = null;
// 请求 JVM 来运行垃圾收集器
Runtime.getRuntime().gc();
}
@Override
// 在垃圾回收之前,在对象上调用一次 finalize 方法
protected void finalize() throws Throwable
{
System.out.println("垃圾收集器调用");
System.out.println("对象垃圾收集:" + this);
}
}
输出:
垃圾收集器调用
对象垃圾收集:haiyong.Test@7ad74083
垃圾收集器调用
对象垃圾收集:haiyong.Test@7410a1a9
笔记 :
-
- 不能保证以上两种方法中的任何一种都一定会运行垃圾收集器。
- 调用 System.gc() 等效于调用:Runtime.getRuntime().gc()
定稿
- 就在销毁对象之前,垃圾收集器调用对象的 finalize() 方法来执行清理活动。一旦 finalize() 方法完成,垃圾收集器就会销毁该对象。
- finalize() 方法存在于具有以下原型的 Object 类中。
protected void finalize() throws Throwable
根据我们的要求,我们可以覆盖 finalize() 方法来执行我们的清理活动,例如关闭数据库连接。
笔记 :
- 垃圾收集器而不是 JVM 调用的 finalize() 方法。虽然垃圾收集器是 JVM 的模块之一。
- 对象类 finalize() 方法有空实现,因此建议覆盖 finalize() 方法来处理系统资源或执行其他清理。
- 对于任何给定的对象,finalize() 方法永远不会被多次调用。
- 如果 finalize() 方法抛出未捕获的异常,则忽略该异常并终止该对象的终结。
以上环境博主都是部署在cnaaa服务器上的,感兴趣的伙伴可以自己部署相关的环境进行测试。有关 finalize() 方法的示例,请参阅 Java 程序的输出第十套之垃圾收集
让我们举一个真实的例子,在那里我们使用垃圾收集器的概念。
假设你去字节跳动实习,他们告诉你写一个程序,计算在公司工作的员工人数(不包括实习生)。要制作这个程序,你必须使用垃圾收集器的概念。
这是您在公司获得的实际任务:-
问: 编写一个程序来创建一个名为 Employee 的类,该类具有以下数据成员。
\1. 一个 ID,用于存储分配给每个员工的唯一 ID。
\2. 员工姓名。
\3. 员工年龄。
另外,提供以下方法 -
- 用于初始化名称和年龄的参数化构造函数。ID 应在此构造函数中初始化。
- 显示 ID、姓名和年龄的方法 show ()。
- 显示下一个员工的 ID 的方法 showNextId ()。
现在对垃圾回收机制不了解的初学者可能会这样编写代码:
//计算在公司工作的员工人数的程序
class Employee
{
private int ID;
private String name;
private int age;
private static int nextId=1;
//它是静态的,因为它在所有对象之间保持通用并由所有对象共享
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();
{ //这是保留所有实习生的子块。
Employee X=new Employee("GFG4",23);
Employee Y=new Employee("GFG5",21);
X.show();
Y.show();
X.showNextId();
Y.showNextId();
}
//这个大括号之后,X 和 Y 将被移除。因此现在它应该显示 nextId 为 4。
E.showNextId();//这一行的输出应该是 4,但它会给出 6 作为输出。
}
}
现在获得正确的输出:
现在垃圾收集器(gc)将看到 2 个空闲的对象。现在递减 nextId,gc (garbage collector) 只会在我们的程序员在我们的类中覆盖它时调用方法 finalize () 。如前所述,我们必须请求 gc (garbage collector),为此,我们必须在关闭子块的大括号之前编写以下 3 个步骤。
- 将引用设置为 null(即 X = Y = null;)
- 调用,System.gc ();
- 调用,System.runFinalization ();
现在计算员工人数的正确代码(不包括实习生)
// 计算不包括实习生的员工人数的正确代码
class Employee
{
private int ID;
private String name;
private int age;
private static int nextId=1;
//它是静态的,因为它在所有对象之间保持通用并由所有对象共享
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;
//在这种情况下,gc 会为 2 个对象调用 finalize() 两次。
}
}
// 它是 Employee 类的右括号
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();
{
//这是保留所有实习生的子块。
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();
}
}