面试题：Java抽象类内存管理与继承关系处理

Question

当一个非抽象子类继承自抽象类时，在内存管理方面，Java是如何协调抽象类和子类的资源分配与释放的？请结合具体的内存区域（如堆、栈、方法区等）进行说明。

Answer 1

1. 对象创建与堆内存
   • 抽象类部分：虽然抽象类不能直接实例化，但当非抽象子类实例化时，抽象类中定义的成员变量（无论是基本类型还是引用类型）会在堆内存中为其分配空间。例如，若抽象类 AbstractClass 有一个 int 类型变量 num 和一个引用类型变量 objRef，子类 SubClass 继承自 AbstractClass。当 SubClass sub = new SubClass(); 执行时，num 和 objRef 会在堆中与 SubClass 自身的成员变量一起分配内存。
   • 子类部分：子类自己声明的成员变量同样在堆内存中分配空间。如 SubClass 有一个 String 类型变量 subStr，也会在堆中分配内存。
2. 方法调用与栈内存
   • 抽象类方法：抽象类中的非抽象方法在方法区中存储字节码。当子类实例调用从抽象类继承来的非抽象方法时，该方法的调用栈帧会在栈内存中创建。例如，抽象类 AbstractClass 有一个非抽象方法 printInfo，子类 SubClass 继承后调用 sub.printInfo();，此时在栈中会为 printInfo 方法创建栈帧，包含方法参数、局部变量等信息。
   • 子类方法：子类重写或新增的方法字节码也在方法区存储。当调用子类自己的方法时，同样在栈内存中创建相应的栈帧。如 SubClass 有一个 subMethod 方法，调用 sub.subMethod(); 时，栈中为 subMethod 创建栈帧。
3. 资源释放
   • 堆内存：当对象不再被引用（如将对象赋值为 null），Java 的垃圾回收机制（GC）会在适当时候回收堆内存。无论是抽象类部分的成员变量占用的堆内存，还是子类成员变量占用的堆内存，只要没有活跃引用，都会被 GC 标记并回收。例如，sub = null; 后，SubClass 对象及其从抽象类继承的成员变量所占用的堆内存都可被回收。
   • 栈内存：方法执行完毕，其在栈内存中的栈帧会自动弹出释放。无论是抽象类方法还是子类方法，执行结束后，栈帧中的局部变量等资源都会被释放。比如 printInfo 或 subMethod 方法执行完，其栈帧从栈中移除。
4. 方法区：方法区中的字节码信息（包括抽象类和子类的方法字节码）在类加载后存在，当类卸载时（通常在应用程序结束或类加载器被释放等特殊情况下），方法区中对应的类相关信息（包括字节码等）才会被释放。