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：
1 package com.cnblogs.test; 2 3 public class SingletonTest { 4 5 public static void main(String[] args) { 6 7 //调用测试方法 8 test(); 9 //通知jvm回收无用资源 10 System.gc(); 11 12 System.out.println("main finalize ..."); 13 } 14 15 //测试方法 16 public static void test(){ 17 //创建A类的对象 18 A a = new A(); 19 //让对象的成员变量指向其自身 20 a._a=a; 21 } 22 23 } 24 25 class A{ 26 27 //定义一个成员变量，用来保存对象本身 28 public A _a = null; 29 30 //对象被销毁时执行的方法 31 protected void finalize() throws Throwable { 32 System.out.println("A finalize ..."); 33 } 34 }
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。
