java finalize方法总结、GC执行finalize的过程

一.finalize的作用

        finalize()是Object的protected方法，子类可以覆盖该方法以实现资源清理工作，GC在回收对象之前调用该方法。
        finalize()与C++中的析构函数不是对应的。C++中的析构函数调用的时机是确定的（对象离开作用域或delete掉），但Java中的finalize的调用具有不确定性。
        不建议用finalize方法完成“非内存资源”的清理工作，但建议用于：

        a.清理本地对象(通过JNI创建的对象)；

        b.作为确保某些非内存资源(如Socket、文件等)释放的一个补充：在finalize方法中显式调用其他资源释放方法。其原因可见下文[finalize的问题]

 

二.finalize的问题
        一些与finalize相关的方法，由于一些致命的缺陷，已经被废弃了，如System.runFinalizersOnExit()方法、Runtime.runFinalizersOnExit()方法。
        System.gc()与System.runFinalization()方法增加了finalize方法执行的机会，但不可盲目依赖它们。
        Java语言规范并不保证finalize方法会被及时地执行、而且根本不会保证它们会被执行。
        finalize方法可能会带来性能问题。因为JVM通常在单独的低优先级线程中完成finalize的执行。
        对象再生问题：finalize方法中，可将待回收对象赋值给GC Roots可达的对象引用，从而达到对象再生的目的。
        finalize方法至多由GC执行一次(用户当然可以手动调用对象的finalize方法，但并不影响GC对finalize的行为)。

 

三. finalize的执行过程(生命周期)

1.finalize大体流程

        当对象变成(GC Roots)不可达时，GC会判断该对象是否覆盖了finalize方法，若未覆盖，则直接将其回收。否则，若对象未执行过finalize方法，将其放入F-Queue队列，由一低优先级线程执行该队列中对象的finalize方法。执行finalize方法完毕后，GC会再次判断该对象是否可达，若不可达，则进行回收，否则，对象“复活”。
2.具体的finalize流程
        对象可由两种状态，涉及到两类状态空间，一是终结状态空间 F = {unfinalized, finalizable, finalized}；二是可达状态空间 R = {reachable, finalizer-reachable, unreachable}。各状态含义如下：
        a.unfinalized：新建对象会先进入此状态，GC并未准备执行其finalize方法，因为该对象是可达的。

        b.finalizable：表示GC可对该对象执行finalize方法，GC已检测到该对象不可达。正如前面所述，GC通过F-Queue队列和一专用线程完成finalize的执行。
        c.finalized：表示GC已经对该对象执行过finalize方法。
        d.reachable：表示GC Roots引用可达。
        e.finalizer-reachable(f-reachable)：表示不是reachable，但可通过某个finalizable对象可达。
        f.unreachable：对象不可通过上面两种途径可达
        状态变迁图：

        变迁说明：
        a.新建对象首先处于[reachable, unfinalized]状态(A)
        b.随着程序的运行，一些引用关系会消失，导致状态变迁，从reachable状态变迁到f-reachable(B, C, D)或unreachable(E, F)状态
        c.若JVM检测到处于unfinalized状态的对象变成f-reachable或unreachable，JVM会将其标记为finalizable状态(G,H)。若对象原处于[unreachable, unfinalized]状态，则同时将其标记为f-reachable(H)。
        d.在某个时刻，JVM取出某个finalizable对象，将其标记为finalized并在某个线程中执行其finalize方法。由于是在活动线程中引用了该对象，该对象将变迁到(reachable, finalized)状态(K或J)。该动作将影响某些其他对象从f-reachable状态重新回到reachable状态(L, M, N)。
        e.处于finalizable状态的对象不能同时是unreahable的，由第d点可知，将对象finalizable对象标记为finalized时会由某个线程执行该对象的finalize方法，致使其变成reachable。这也是图中只有八个状态点的原因。
        f.程序员手动调用finalize方法并不会影响到上述内部标记的变化，因此JVM只会至多调用finalize一次，即使该对象“复活”也是如此。程序员手动调用多少次不影响JVM的行为。
        g.若JVM检测到finalized状态的对象变成unreachable，回收其内存(I)。
        h.若对象并未覆盖finalize方法，JVM会进行优化，直接回收对象（O）。
        i.注：System.runFinalizersOnExit()等方法可以使对象即使处于reachable状态，JVM仍对其执行finalize方法。

 

四.代码示例

1.对象复活

public class GC {

    public static GC SAVE_HOOK = null;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SAVE_HOOK = new GC();
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);
        if (null != SAVE_HOOK) { //此时对象应该处于(reachable, finalized)状态
            System.out.println("Yes , I am still alive");
        } else {
            System.out.println("No , I am dead");
        }
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);
        if (null != SAVE_HOOK) {
            System.out.println("Yes , I am still alive");
        } else {
            System.out.println("No , I am dead");
        }
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("execute method finalize()");
        SAVE_HOOK = this;
    }
}

        我们Debug上面代码，应该都是如下几种结果：

        结果一：

execute method finalize()
Yes , I am still alive
No , I am dead

        结果二：

No , I am dead
execute method finalize()
Yes , I am still alive

        结果三：

No , I am dead
No , I am dead
execute method finalize()

        因为System.gc();方法会启动一个守护线程执行finalize()方法，但由于线程调度随机，上面三种结果都有可能会出现，结果二即很好的展示了对象复活。

2.覆盖finalize方法以确保资源释放
        作为一个补充操作，以防用户忘记“关闭”资源，JDK中FileInputStream、FileOutputStream、Connection类均用了此”技术“，下面代码摘自FileInputStream类。

/**
 * Ensures that the <code>close</code> method of this file input stream is
 * called when there are no more references to it.
 *
 * @exception  IOException  if an I/O error occurs.
 * @see        java.io.FileInputStream#close()
 */
protected void finalize() throws IOException {
    if ((fd != null) &&  (fd != FileDescriptor.in)) {
        /* if fd is shared, the references in FileDescriptor
         * will ensure that finalizer is only called when
         * safe to do so. All references using the fd have
         * become unreachable. We can call close()
         */
        close();
    }
}

 

注：本文的目的并不是鼓励使用finalize方法，而是大致理清其作用、问题以及GC执行finalize的过程。

 

参考：

深入理解java的finalize http://zhang-xzhi-xjtu.iteye.com/blog/484934
The Finalizable Object  http://www.artima.com/interfacedesign/Finalizable.html