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【Java技术专题】「原理专题」深入分析Java中finaliz

【Java技术专题】「原理专题」深入分析Java中finaliz

作者: 洛神灬殇 | 来源:发表于2022-12-29 10:28 被阅读0次

    finalize方法是什么

    finalize方法是Object的protected方法,Object的子类们可以覆盖该方法以实现资源清理工作,GC在首次回收对象之前调用该方法。

    finalize方法与C++的析构函数的区别

    finalize方法与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。

    finalize方法合适清理的对象

    1. 清理本地对象(通过JNI创建的对象);
    2. 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。

    可以触发finalize执行的方法

    在Java中含有一些一些与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()System.runFinalization() 方法。

    他们增加了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。

    finalize实现对象再生问题

    finalize方法的实现中,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)。

    finalize的执行过程(生命周期)

    1. 大致描述一下finalize的运行流程: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。

    2. 若对象未执行过finalize方法,将其放入F-Queue队列,由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”。

    对象对于finalize方法的两种状态

    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}。

    终结状态空间

    各状态含义如下:

    • 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。

    • 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。

    对应的流程图如下所示:

    image

    可达状态空间

    各状态含义如下:

    • finalized: 表示GC已经对该对象执行过finalize方法
    • reachable: 表示GC Roots引用可达
    • finalizer-reachable(f-reachable):表示不是reachable,但可通过某个finalizable对象可达
    • unreachable:对象不可通过上面两种途径可达

    状态变迁图:

    image

    变迁说明:

    1. 新建对象首先处于[reachable, unfinalized]状态(A)

    2. 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

    3. 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)。

    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。

    1. 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)处于finalizable状态的对象不能同时是unreahable的。

    2. 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。

    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

    代码示例

    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;  
        }  
    }  
    

    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();
        }
    }
    

    注意:我们自己手动调用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。我们手动调用多少次不影响JVM的行为
    若JVM检测到finalized状态的对象变成unreachable,回收其内存(I),若对象并未覆盖finalize方法,JVM会进行优化,直接回收对象(O)

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