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解析 java.lang.Runtime：J2ME 單例模式、記憶體查詢與無進程模型

編輯：J2ME

原始碼節錄 (CLDC 1.1 參考實作)

public class Runtime {
    private static Runtime currentRuntime = new Runtime();

    public static Runtime getRuntime() {
        return currentRuntime;
    }

    private Runtime() {}

    public void exit(int status) {
        throw new SecurityException(
            "MIDP lifecycle does not support system exit.");
    }

    public native long freeMemory();
    public native long totalMemory();
    public native void gc();
}

三大核心洞察

1. 極簡單例模式

private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); 類載入時即建立唯一實例。
private Runtime() 禁止外部實例化。
getRuntime() 全域存取點，無雙重檢查鎖、無同步開銷 (類載入天然線程安全)。
這是「餓漢式」單例的教科書級範例。

2. 記憶體管理唯一介面

方法	含義	J2ME 實務用途
`freeMemory()`	當前可用堆位元組數	載入大資源前檢查、決定是否執行 `gc()`、記憶體洩漏監控
`totalMemory()`	JVM 當前向 OS 申請的總堆大小	觀察堆擴張行為、估算剩餘擴張空間
`gc()`	請求垃圾回收 (非強制)	場景切換前主動調用、大物件釋放後嘗試回收

注意：CLDC 無 maxMemory()，最大堆大小由裝置廠商固定 (通常 200KB~2MB)，不可動態調整。

3. `exit()` 拋出 SecurityException：揭示「無進程模型」

public void exit(int status) {
    throw new SecurityException("MIDP lifecycle does not support system exit.");
}

這行代碼揭示了 J2ME 與桌面/伺服器 Java 的根本架構差異：

特性	Java SE (桌面/伺服器)	Java ME (MIDP/CLDC)
進程概念	有，JVM = 一個 OS 進程	無，MIDlet = 容器內組件
啟動方式	`java MainClass` 新建進程	AMS (Application Management System) 在現有 JVM 中載入類、呼叫 `startApp()`
退出方式	`System.exit()` / `Runtime.exit()` 終止進程	調用 `notifyDestroyed()` 通知 AMS，AMS 回收資源、呼叫 `destroyApp()`
多任務	多進程/多線程	單一 JVM 同一時間只跑一個 MIDlet (MIDP 2.0 允許後台但受限)
類載入隔離	ClassLoader 隔離	無自訂 ClassLoader，所有 MIDlet 共享同一 Bootstrap ClassLoader

存儲架構補充：ROM + RAM 雙分區

ROM (Flash/EEPROM)：持久化儲存，存放 MIDlet Suite (.jar/.jad)、系統軟體、預裝應用。掉電不丟失。
RAM：運行時記憶體，存放堆、棧、類元資料、解壓後的類字節碼。啟動 MIDlet 時，AMS 從 ROM 讀取 JAR、驗證、載入到 RAM。
無磁碟、無檔案系統 (除 RMS/文件連接可選 API)，System.exit() 無意義，因為沒有「進程」可終結。

生命週期正確模式

public class MyMidlet extends MIDlet {
    public void startApp() {
        // 初始化 UI、資源、網路
    }
    public void pauseApp() {
        // 釋放非必要資源、暫停執行緒
    }
    public void destroyApp(boolean unconditional) {
        // 釋放所有資源、關閉連線、存檔
        if (unconditional || canSaveState()) {
            notifyDestroyed(); // 告訴 AMS 我已準備好被銷毀
        } else {
            throw new MIDletStateChangeException("User cancelled exit");
        }
    }
}

永遠不要在 MIDlet 中呼叫 Runtime.getRuntime().exit()，只會得到 SecurityException 且無法優雅退出。