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我们的JVM思考题(一):单例模式创建的对象是否会被JVM回收?为什么?

一、前言

理清概念之后,就可以多思考一些相关的问题,触类旁通。

这里有一个比较常问到的问题,单例模式创建的对象是否会被JVM回收?为什么?


二、分析

  • 何为单例?

单例模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。

注意:

  • 1、单例类只能有一个实例。

  • 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

  • 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

例如,以最简单的饿法式实现单例模式

public class Singleton {  
   private static Singleton instance = new Singleton();  
   private Singleton (){}  
   public static Singleton getInstance() {  
   return instance;  
  }  
}


  • 何以判断是否可回收?

以主流的JVM HotSpot来说,使用的是可达性分析,通过从GC Roots的引用作为起点,来判断对象可达性,从而决定是否回收该对象。

那什么可以作为GC Roots呢?

  • 虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中的引用的对象。

  • 方法区中的类静态属性引用的对象。

  • 方法区中的常量引用的对象。

  • 本地方法栈中JNI的引用的对象。

从单例模式创建的对象来看,可以判断其符合方法区中的类静态属性引用的对象这条定义。

方法区中的类中的静态属性必然引用堆中的对象。

那如此看,如果没办法解决方法区中的类的话,可以认为单例对象不会被回收。

类会放在方法区,对象会放在堆中。


  • 何以判断方法区中的类?

再想深一层,什么情况下有可能触发方法区(JDK8-)或元数据区(JDK8+)中单例类消亡?这样的话,堆中的对象就不可达,从而会被回收。如果这个假想不现实,则可认为单例模式实现的对象不可回收。

符合下列三点则可认为类卸载:

  • 该类所有的实例都已经被回收,也就是Java堆中不存在该类的任何实例。

  • 加载该类的Class Loader已经被回收。

  • 该类对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

要求相当苛刻,所以一般情况下可以认定不可回收了。

但是!

可否强行打破呢?

对于第一点,可以强行通过反射来破坏单例模式。

    Singleton s=Singleton.getInstance();
   Class c=s.getClass();
   //获取私有构造器
   Constructor<Singleton> cons=c.getDeclaredConstructor();
   //设置暴力访问

   cons.setAccessible(true);

检查并把static Singleton instance设为null,并且使所有的Singleton对象设为null。

同时,要满足第二点与第三点,也必须使用自定义的类加载器,如果是使用JVM本身的类加载器,是不可使类加载器回收的。

这样的条件太苛刻。但是存在理论上的可能性。(在c++中甚至可以用外部方法来作卸载。)

但经过破坏后的还算是单例模式吗?


三、总结

理论上来说,答到这里,要看面试官的口味了,要答到多深入才算完整?这一点笔者也不敢肯定。欢迎拍砖。