java参照型の基礎知識について

Question

プログラミングの初心者であり、これから質問する内容が分かりづらいかもしれませんが、ご了承ください。
最近JAVAを勉強するようになり、データの種類として、プリミティブ型と参照型があることを知りました。
その中で参照型について、質問させてください。
例として今回はString型を上げさせていただきます。

	String a ="abc";

上記のように設定すると、String型の変数aにabcという文字列が入力されている状態だと思います。
参照型は、直接値が設定されるわけではなく、参照するアドレスが設定されているということですが
参照するアドレスが設定されているというところがいまいちわかりづらく、実際にabcの文字列は
どこに格納されるのでしょうか。

また以下の処理の場合について質問させてください。

	for(int i=0; i<3;i++){
		Integer j =i;
		String a = j.toString();
		System.out.println(a);
	}

上記の処理は、ループ変数を文字列aに格納しています。
プリミティブ型の場合は、値を上書きすると考えておりますが、上記のような参照型の場合は、ループするたびにaというString型のオブジェクトを生成し、値を格納していると思っております。
この場合、ループが2週目、3週目した場合は、依然の作成されたString型aはどうなるのでしょうか。
使われなくなるが、データとしては残ったままになるのでしょうか。

Answer 1

1. 文字列"abc"はどこに保存されるの？

aの中では無い、メモリ上のどこかに保存されます。
JavaVMが管理しており、プログラムから直接見に行くことはできません。

文字列"abc"はString型のオブジェクトで、全てのオブジェクトは、
参照値というものが割り当てられます。(この参照値を直接知る方法はありません。)
文字列"abc"を生成して、その参照値をaの中に入れろ、というのが
a = "abc"というコードの意味になります。
文字列"abc"と変数aは関連性はありますが、独立して存在すると言うことです。

1. 毎回作った文字列はどこに行くの？

ループのたびに文字列を生成して、その参照値がaにはいるという解釈であっています。
では、前に生成した文字列はどうなるのかというと、実はしばらく残ったままです。
さきほど述べたように各文字列はaと独立して存在し、JavaVMによって管理されます。
なので、aと関連がなくなってもそのまま残ります。すぐには消えません。

では、そのうちメモリがいっぱいになるじゃ無いか？というとそうではありません。
重要なのは、すぐには消えず、しばらく残ることです。
JavaVMにはガベージコレクション(以下、GCと表記)という機能が備わっています。
このGCはなにかというと、使用しないオブジェクトを解放する機能です。
前のループで使った文字列はもう使われません。
唯一関連のあったaとは無関係になったので、使う方法がないといってもいいです。
GCは全てのオブジェクトについて現在使っているのかどうかを調べて、
もう、どこからも参照されていない、使用していないことがわかったオブジェクトの場合は、
解放(メモリ上から削除)していきます。
このGCはJavaVMが適切だと思うタイミングで自動的に行うので、
しばらく残るとなります。

上のGCは処理が重そうと思うかも知れませんが、実際重いです。
一昔前は、GCが走ったタイミングでプログラムが止まるとかありました。
ただ、最近はGCの仕組みに多くの工夫がして、高速になってきているので、
それほど気にする必要はありません。