深入理解java的finalize

目錄 

基本預備相關知識 
對象的銷毀過程 
對象重生的例子 
對象的finalize的執行順序 
何時及如何使用finalize 
參考 

基本預備相關知識 

1 java的GC只負責內存相關的清理，所有其它資源的清理必須由程序員手工完成。要不然會引起資源泄露，有可能導致程序崩潰。 

2 調用GC並不保證GC實際執行。 

3 finalize拋出的未捕獲異常只會導致該對象的finalize執行退出。 

4 用戶可以自己調用對象的finalize方法，但是這種調用是正常的方法調用，和對象的銷毀過程無關。 

5 JVM保證在一個對象所占用的內存被回收之前，如果它實現了finalize方法，則該方法一定會被調用。Object的默認finalize什么都不做，為了效率，GC可以認為一個什么都不做的finalize不存在。 

6 對象的finalize調用鏈和clone調用鏈一樣，必須手工構造。 
如 

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

對象的銷毀過程 

在對象的銷毀過程中，按照對象的finalize的執行情況，可以分為以下幾種，系統會記錄對象的對應狀態： 
unfinalized 沒有執行finalize，系統也不准備執行。 
finalizable 可以執行finalize了，系統會在隨后的某個時間執行finalize。 
finalized 該對象的finalize已經被執行了。 

GC怎么來保持對finalizable的對象的追蹤呢。GC有一個Queue，叫做F-Queue，所有對象在變為finalizable的時候會加入到該Queue，然后等待GC執行它的finalize方法。 

這時我們引入了對對象的另外一種記錄分類，系統可以檢查到一個對象屬於哪一種。 
reachable 從活動的對象引用鏈可以到達的對象。包括所有線程當前棧的局部變量，所有的靜態變量等等。 
finalizer-reachable 除了reachable外，從F-Queue可以通過引用到達的對象。 
unreachable 其它的對象。 

來看看對象的狀態轉換圖。 


好大，好暈，慢慢看。 

1 首先，所有的對象都是從Reachable+Unfinalized走向死亡之路的。 

2 當從當前活動集到對象不可達時，對象可以從Reachable狀態變到F-Reachable或者Unreachable狀態。 

3 當對象為非Reachable+Unfinalized時，GC會把它移入F-Queue，狀態變為F-Reachable+Finalizable。 

4 好了，關鍵的來了，任何時候，GC都可以從F-Queue中拿到一個Finalizable的對象，標記它為Finalized，然后執行它的finalize方法，由於該對象在這個線程中又可達了，於是該對象變成Reachable了（並且Finalized）。而finalize方法執行時，又有可能把其它的F-Reachable的對象變為一個Reachable的，這個叫做對象再生。 

5 當一個對象在Unreachable+Unfinalized時，如果該對象使用的是默認的Object的finalize，或者雖然重寫了，但是新的實現什么也不干。為了性能，GC可以把該對象之間變到Reclaimed狀態直接銷毀，而不用加入到F-Queue等待GC做進一步處理。 

6 從狀態圖看出，不管怎么折騰，任意一個對象的finalize只至多執行一次，一旦對象變為Finalized，就怎么也不會在回到F-Queue去了。當然沒有機會再執行finalize了。 

7 當對象處於Unreachable+Finalized時，該對象離真正的死亡不遠了。GC可以安全的回收該對象的內存了。進入Reclaimed。 


對象重生的例子 

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);
    }
}

期待輸出 

A finalize
B finalize
allen is 20

但是有可能失敗，源於GC的不確定性以及時序問題，多跑幾次應該可以有成功的。詳細解釋見文末的參考文檔。 

對象的finalize的執行順序 

所有finalizable的對象的finalize的執行是不確定的，既不確定由哪個線程執行，也不確定執行的順序。 
考慮以下情況就明白為什么了，實例a,b,c是一組相互循環引用的finalizable對象。 

何時及如何使用finalize 

從以上的分析得出，以下結論。 
1 最重要的，盡量不要用finalize，太復雜了，還是讓系統照管比較好。可以定義其它的方法來釋放非內存資源。 
2 如果用，盡量簡單。 
3 如果用，避免對象再生，這個是自己給自己找麻煩。 
4 可以用來保護非內存資源被釋放。即使我們定義了其它的方法來釋放非內存資源，但是其它人未必會調用該方法來釋放。在finalize里面可以檢查一下，如果沒有釋放就釋放好了，晚釋放總比不釋放好。 
5 即使對象的finalize已經運行了，不能保證該對象被銷毀。要實現一些保證對象徹底被銷毀時的動作，只能依賴於java.lang.ref里面的類和GC交互了。 

參考 

關於引用類型，GC，finalize的相互交互可以參考ReferenceQueue GC finalize Reference 測試及相關問題