Javaの「孤立の島（Island of Isolation）」とは？ガベージコレクションの仕組みを解説

Javaでは、使用済みのオブジェクトはガベージコレクタ（Garbage Collector）によってメモリから解放されます。オブジェクトが破棄されるのは、そのオブジェクトへの参照がどこにも存在しなくなったときです。ガベージコレクタは、破棄対象となったオブジェクトに対して「finalize」メソッドを呼び出します。

孤立の島（Island of Isolation）とは？

2つのオブジェクト「a」と「b」が互いに参照し合っており、それらを参照する外部のオブジェクトが一切存在しない状態を、「孤立の島（Island of Isolation）」と呼びます。

これは、互いに参照し合うオブジェクトの集まりですが、アプリケーション内の他のどのオブジェクトからも参照されていない状態です。プログラムからはアクセスできなくなっているのに、メモリ上にはオブジェクトが残り続けるため、メモリ管理の観点で重要な概念となります。

注： 孤立の島は複数のオブジェクトに限らず、参照を持たない単一のオブジェクトも孤立の島とみなされます。

Javaのガベージコレクタは、オブジェクトの到達可能性（reachability）を基準に破棄対象を判断します。そのため、オブジェクト同士が循環参照していても、外部からの参照がなければ回収対象となるのがポイントです。実際のコード例を見てみましょう。

コード例

public class Demo{
   Demo i;
   public static void main(String[] args){
      Demo my_ob_1 = new Demo();
      System.out.println("Demo object one has been created");
      Demo my_ob_2 = new Demo();
      System.out.println("Demo object two has been created");
      my_ob_1.i = my_ob_2;
      my_ob_2.i = my_ob_1;
      my_ob_1 = null;
      my_ob_2 = null;
      System.gc();
   }
   @Override
   protected void finalize() throws Throwable{
      System.out.println("The finalize method has been called on the object");
   }
}

実行結果

Demo object one has been created
Demo object two has been created
The finalize method has been called on the object
The finalize method has been called on the object

コードの解説

この例では、Demoという名前のクラスにmainメソッドが定義されています。まず、Demoクラスのインスタンスを2つ生成し、それぞれのオブジェクトが持つDemo型のフィールド「i」に相手のオブジェクトを代入することで、互いに参照し合う状態（循環参照）を作り出しています。

その後、両方の参照変数にnullを代入すると、これら2つのオブジェクトへの外部からの参照は完全になくなります。この時点で、2つのオブジェクトは「孤立の島」の状態になります。続いてSystem.gc()メソッドを呼び出すことでガベージコレクションが実行され、到達不可能になったオブジェクトが回収されます。

finalizeメソッドはオーバーライドされており、各オブジェクトが破棄される際に呼び出されるため、実行結果にはfinalizeメソッドのメッセージが2回表示されます。これは、孤立の島を構成していた2つのオブジェクトが、どちらも正しくガベージコレクタによって回収されたことを示しています。