深入理解java的finalize

目录

基本预备相关知识
对象的销毁过程
对象重生的例子
对象的finalize的执行顺序
何时及如何使用finalize
参考

基本预备相关知识

1 java的GC只负责内存相关的清理，所有其它资源的清理必须由程序员手工完成。要不然会引起资源泄露，有可能导致程序崩溃。

2 调用GC并不保证GC实际执行。

3 finalize抛出的未捕获异常只会导致该对象的finalize执行退出。

4 用户可以自己调用对象的finalize方法，但是这种调用是正常的方法调用，和对象的销毁过程无关。

5 JVM保证在一个对象所占用的内存被回收之前，如果它实现了finalize方法，则该方法一定会被调用。Object的默认finalize什么都不做，为了效率，GC可以认为一个什么都不做的finalize不存在。

6 对象的finalize调用链和clone调用链一样，必须手工构造。
如

protected void finalize() throws Throwable {
    super.finalize();
}

protected void finalize() throws Throwable {
	super.finalize();
}

对象的销毁过程

在对象的销毁过程中，按照对象的finalize的执行情况，可以分为以下几种，系统会记录对象的对应状态：
unfinalized 没有执行finalize，系统也不准备执行。
finalizable 可以执行finalize了，系统会在随后的某个时间执行finalize。
finalized 该对象的finalize已经被执行了。

GC怎么来保持对finalizable的对象的追踪呢。GC有一个Queue，叫做F-Queue，所有对象在变为finalizable的时候会加入到该Queue，然后等待GC执行它的finalize方法。

这时我们引入了对对象的另外一种记录分类，系统可以检查到一个对象属于哪一种。
reachable 从活动的对象引用链可以到达的对象。包括所有线程当前栈的局部变量，所有的静态变量等等。
finalizer-reachable 除了reachable外，从F-Queue可以通过引用到达的对象。
unreachable 其它的对象。

来看看对象的状态转换图。


好大，好晕，慢慢看。

1 首先，所有的对象都是从Reachable+Unfinalized走向死亡之路的。

2 当从当前活动集到对象不可达时，对象可以从Reachable状态变到F-Reachable或者Unreachable状态。

3 当对象为非Reachable+Unfinalized时，GC会把它移入F-Queue，状态变为F-Reachable+Finalizable。

4 好了，关键的来了，任何时候，GC都可以从F-Queue中拿到一个Finalizable的对象，标记它为Finalized，然后执行它的finalize方法，由于该对象在这个线程中又可达了，于是该对象变成Reachable了（并且Finalized）。而finalize方法执行时，又有可能把其它的F-Reachable的对象变为一个Reachable的，这个叫做对象再生。

5 当一个对象在Unreachable+Unfinalized时，如果该对象使用的是默认的Object的finalize，或者虽然重写了，但是新的实现什么也不干。为了性能，GC可以把该对象之间变到Reclaimed状态直接销毁，而不用加入到F-Queue等待GC做进一步处理。

6 从状态图看出，不管怎么折腾，任意一个对象的finalize只至多执行一次，一旦对象变为Finalized，就怎么也不会在回到F-Queue去了。当然没有机会再执行finalize了。

7 当对象处于Unreachable+Finalized时，该对象离真正的死亡不远了。GC可以安全的回收该对象的内存了。进入Reclaimed。


对象重生的例子

class C {
    static A a;
}

class A {
    B b;

    public A(B b) {
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void finalize() {
        System.out.println("A finalize");
        C.a = this;
    }
}

class B {
    String name;
    int age;

    public B(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public void finalize() {
        System.out.println("B finalize");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name + " is " + age;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        A a = new A(new B("allen", 20));
        a = null;

        System.gc();
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println(C.a.b);
    }
}

class C {
	static A a;
}

class A {
	B b;

	public A(B b) {
		this.b = b;
	}

	@Override
	public void finalize() {
		System.out.println("A finalize");
		C.a = this;
	}
}

class B {
	String name;
	int age;

	public B(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public void finalize() {
		System.out.println("B finalize");
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name + " is " + age;
	}
}

public class Main {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		A a = new A(new B("allen", 20));
		a = null;

		System.gc();
		Thread.sleep(5000);
		System.out.println(C.a.b);
	}
}

期待输出

A finalize
B finalize
allen is 20

A finalize
B finalize
allen is 20

但是有可能失败，源于GC的不确定性以及时序问题，多跑几次应该可以有成功的。详细解释见文末的参考文档。

对象的finalize的执行顺序

所有finalizable的对象的finalize的执行是不确定的，既不确定由哪个线程执行，也不确定执行的顺序。
考虑以下情况就明白为什么了，实例a,b,c是一组相互循环引用的finalizable对象。

何时及如何使用finalize

从以上的分析得出，以下结论。
1 最重要的，尽量不要用finalize，太复杂了，还是让系统照管比较好。可以定义其它的方法来释放非内存资源。
2 如果用，尽量简单。
3 如果用，避免对象再生，这个是自己给自己找麻烦。
4 可以用来保护非内存资源被释放。即使我们定义了其它的方法来释放非内存资源，但是其它人未必会调用该方法来释放。在finalize里面可以检查一下，如果没有释放就释放好了，晚释放总比不释放好。
5 即使对象的finalize已经运行了，不能保证该对象被销毁。要实现一些保证对象彻底被销毁时的动作，只能依赖于java.lang.ref里面的类和GC交互了。

参考

关于引用类型，GC，finalize的相互交互可以参考ReferenceQueue GC finalize Reference 测试及相关问题