單例模式討論篇：單例模式與垃圾回收

  Jvm的垃圾回收機(jī)制到底會不會回收掉長時間不用的單例模式對象，這的確是1個比較有爭議性的問題。將這1部份內(nèi)容單獨(dú)成篇的目的也是為了與廣大博友廣泛的討論1下這個問題。為了能讓更多的人看到這篇文章，請各位博友看完文章以后，點(diǎn)1下“頂”，讓本篇文章排名盡可能的靠前。筆者在此謝過。

討論命題：當(dāng)1個單例的對象久長不用時，會不會被jvm的垃圾搜集機(jī)制回收。

        首先說1下為何會產(chǎn)生這1疑問，筆者本人再此之前歷來沒有斟酌過垃圾回收對單例模式的影響，直到去年讀了1本書，《設(shè)計(jì)模式之禪》秦小波著。在書中提到在j2ee利用中，jvm垃圾回收機(jī)制會把久長不用的單例類對象當(dāng)作垃圾，并在cpu空閑的時候?qū)ζ溥M(jìn)行回收。之前讀過的幾本設(shè)計(jì)模式的書，包括《Java與模式》，書中都沒有提到j(luò)vm垃圾回收機(jī)制對單例的影響。并且在工作進(jìn)程中，也沒有過單例對象被回收的經(jīng)歷，加上工作中很多先輩曾告誡過筆者：盡可能不要聲明太多的靜態(tài)屬性，由于這些靜態(tài)屬性被加載后不會被釋放。因此對jvm垃圾搜集會回收單例對象這1說法持懷疑態(tài)度。漸漸地，發(fā)現(xiàn)在同事中和網(wǎng)上的技術(shù)人員中，對這1問題也基本上是鮮明的對峙兩派。那末到底jvm會不會回收久長不用的單例對象呢。

        對這1問題，筆者本人的觀點(diǎn)是：不會回收。

下面給出本人的測試代碼

        本段程序的目的是摹擬j2ee容器，首先實(shí)例化單例類，這個單例類占6M內(nèi)存，然后程序進(jìn)入死循環(huán)，不斷的創(chuàng)建對象，逼迫jvm進(jìn)行垃圾回收，然后視察垃圾搜集信息，如果進(jìn)行垃圾搜集后，內(nèi)存依然大于6M，則說明垃圾回收不會回收單例對象。

        運(yùn)行本程序使用的虛擬機(jī)是hotspot虛擬機(jī)，也就是我們使用的最多的java官方提供的虛擬機(jī)，俗稱jdk，版本是jdk1.6.0_12

        運(yùn)行時vm arguments參數(shù)為：-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M，意思是每次jvm進(jìn)行垃圾回收時顯示內(nèi)存信息，jvm的內(nèi)存設(shè)為固定20M。

運(yùn)行結(jié)果：

……

[Full GC 18566K->6278K(20352K), 0.0101066 secs]

[GC 18567K->18566K(20352K), 0.0001978 secs]

[Full GC 18566K->6278K(20352K), 0.0088229 secs]

……

        從運(yùn)行結(jié)果中可以看到總有6M空間沒有被搜集。因此，筆者認(rèn)為，最少在hotspot虛擬機(jī)中，垃圾回收是不會回收單例對象的。

        后來查閱了1些相干的資料，hotspot虛擬機(jī)的垃圾搜集算法使用根搜索算法。這個算法的基本思路是：對任何“活”的對象，1定能終究追溯到其存活在堆棧或靜態(tài)存儲區(qū)當(dāng)中的援用。通過1系列名為根（GC Roots）的援用作為出發(fā)點(diǎn)，從這些根開始搜索，經(jīng)過1系列的路徑，如果可以到達(dá)java堆中的對象，那末這個對象就是“活”的，是不可回收的。可以作為根的對象有：

• 虛擬機(jī)棧（棧楨中的本地變量表）中的援用的對象。
• 方法區(qū)中的類靜態(tài)屬性援用的對象。
• 方法區(qū)中的常量援用的對象。
• 本地方法棧中JNI的援用的對象。

        方法區(qū)是jvm的1塊內(nèi)存區(qū)域，用來寄存類相干的信息。很明顯，java中單例模式創(chuàng)建的對象被自己類中的靜態(tài)屬性所援用，符合第2條，因此，單例對象不會被jvm垃圾搜集。

        雖然jvm堆中的單例對象不會被垃圾搜集，但是單例類本身如果長時間不用會不會被搜集呢？由于jvm對方法區(qū)也是有垃圾搜集機(jī)制的。如果單例類被搜集，那末堆中的對象就會失去到根的路徑，必定會被垃圾搜集掉。對此，筆者查閱了hotspot虛擬機(jī)對方法區(qū)的垃圾搜集方法，jvm卸載類的判定條件以下：

• 該類所有的實(shí)例都已被回收，也就是java堆中不存在該類的任何實(shí)例。
• 加載該類的ClassLoader已被回收。
• 該類對應(yīng)的java.lang.Class對象沒有任何地方被援用，沒法在任何地方通過反射訪問該類的方法。

        只有3個條件都滿足，jvm才會在垃圾搜集的時候卸載類。明顯，單例的類不滿足條件1，因此單例類也不會被卸載。也就是說，只要單例類中的靜態(tài)援用指向jvm堆中的單例對象，那末單例類和單例對象都不會被垃圾搜集，根據(jù)根搜索算法，對象是不是會被垃圾搜集與未被使用時間長短無關(guān)，僅僅在于這個對象是否是“活”的。假設(shè)1個對象久長未使用而被回收，那末搜集算法應(yīng)當(dāng)是最近最長未使用算法，最近最長未使用算法1般用在操作系統(tǒng)的內(nèi)外存交換中，如果用在虛擬機(jī)垃圾回收中，豈不是太不安全了？以上是筆者的觀點(diǎn)。

        因此筆者的觀點(diǎn)是：在hotspot虛擬機(jī)1.6版本中，除非人為地斷開單例中靜態(tài)援用到單例對象的聯(lián)接，否則jvm垃圾搜集器是不會回收單例對象的。

        期待各位博友的發(fā)言。

參考文獻(xiàn)

Java虛擬機(jī)規(guī)范

Java hotspot虛擬機(jī)內(nèi)存管理

Java編程思想

Java與模式

設(shè)計(jì)模式

設(shè)計(jì)模式之禪

深入理解java虛擬機(jī)

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