Java 垃圾回收機制深度解析：特征、finalize 陷阱與內存洩漏實戰

GC 三大核心特征

1. 僅管堆內存：不回收物理資源（DB 連線、檔案句柄、JNI malloc 記憶體）。
2. 不可精確控制：只能建議（System.gc()、Runtime.getRuntime().gc()），JVM 自行決定是否執行。
3. 回收前必調用 finalize()：但調用時機同樣不確定，不可依賴其釋放關鍵資源。

三大應對策略

1. 手動清理非堆資源（try-finally 模式）

FileInputStream fis = null;
try {
    fis = new FileInputStream("./src/ManualClear.java");
    // 讀取操作...
} finally {
    if (fis != null) try { fis.close(); } catch (IOException ignored) {}
}

2. 消除過期引用，防止 OOM

三大常見洩漏場景：

• 自管理記憶體類（如自實現 Stack）：pop() 後須顯式 elements[size] = null;，否則數組持有引用阻礙 GC。
• 緩存：長期持有對象引用。建議用 WeakHashMap 或後台線程定期清理過期項。
• 監聽器/回調：註冊後未顯式註銷。需提供 removeListener() 並確保調用。

3. 謹慎使用 finalize()

三大合適場景：

1. 安全網：手動清理遺漏時兜底釋放資源，並記錄日誌便於排查。
2. 終結條件檢查：如對象必須處於「已歸還」狀態才能回收，finalize 中檢測並報警。
3. 釋放非關鍵本地資源：如緩存句柄等。

finalize() 繼承鏈陷阱與守護者模式

問題：子類覆寫未調用 super.finalize() 或拋異常導致父類終結方法失效

class Son extends Parent {
    @Override protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("Son finalize");
        int i = 5 / 0; // 異常中斷
        super.finalize(); // 永不執行
    }
}

運行結果：僅打印 Son finalize，父類邏輯缺失。

解決：終結方法守護者

class Parent2 {
    private final Object finalizeGuardian = new Object() {
        @Override protected void finalize() throws Throwable {
            System.out.println("父類終結邏輯必執行");
        }
    };
}

即使子類 finalize 異常中斷，守護者對象獨立 GC 仍會執行父類邏輯。

代碼驗證

public class FinalizeGuardian {
    public static void main(String[] args) {
        new Son2(); System.gc();
    }
}
// 輸出：
// 父類終結邏輯必執行
// Son2 finalize start