finalize的生命周期（執行過程）

說明

本文轉載自 Smina俊 的部落格：《java finalize方法總結、GC執行finalize的過程》

博文中關于對象複活的示例和生命周期的過程極為精辟，分享給大家。

本文的目的并不是鼓勵使用finalize方法，而是大緻理清其作用、問題以及GC執行finalize的過程。
           

finalize的作用

finalize()是Object的protected方法，子類可以覆寫該方法以實作資源清理工作，GC在回收對象之前調用該方法。

finalize()與C++ 中的析構函數不是對應的。C++中的析構函數調用的時機是确定的（對象離開作用域或delete掉），但Java中的finalize的調用具有不确定性不建議用finalize方法完成“非記憶體資源”的清理工作。

但建議用于：

① 清理本地對象(通過JNI建立的對象)；

② 作為確定某些非記憶體資源(如Socket、檔案等)釋放的一個補充：在finalize方法中顯式調用其他資源釋放方法。

其原因可見下文[finalize的問題]

finalize的問題

一些與finalize相關的方法，由于一些緻命的缺陷，已經被廢棄了，如System.runFinalizersOnExit()方法、Runtime.runFinalizersOnExit()方法

System.gc()與System.runFinalization()方法增加了finalize方法執行的機會，但不可盲目依賴它們

Java語言規範并不保證finalize方法會被及時地執行、而且根本不會保證它們會被執行

finalize方法可能會帶來性能問題。因為JVM通常在單獨的低優先級線程中完成finalize的執行

對象再生問題：finalize方法中，可将待回收對象指派給GC Roots可達的對象引用，進而達到對象再生的目的

finalize方法至多由GC執行一次(使用者當然可以手動調用對象的finalize方法，但并不影響GC對finalize的行為)

finalize的執行過程(生命周期)

(1) 首先，大緻描述一下finalize流程：

當對象變成(GC Roots)不可達時，GC會判斷該對象是否覆寫了finalize方法，若未覆寫，則直接将其回收。否則，若對象未執行過finalize方法，将其放入F-Queue隊列，由一低優先級線程執行該隊列中對象的finalize方法。執行finalize方法完畢後，GC會再次判斷該對象是否可達，若不可達，則進行回收，否則，對象“複活”。

(2) 具體的finalize流程：

對象可由兩種狀态，涉及到兩類狀态空間，一是終結狀态空間 F = {unfinalized, finalizable, finalized}；二是可達狀态空間 R = {reachable, finalizer-reachable, unreachable}。各狀态含義如下：

• unfinalized: 建立對象會先進入此狀态，GC并未準備執行其finalize方法，因為該對象是可達的
• finalizable: 表示GC可對該對象執行finalize方法，GC已檢測到該對象不可達。正如前面所述，GC通過F-Queue隊列和一專用線程完成finalize的執行
• finalized: 表示GC已經對該對象執行過finalize方法
• reachable: 表示GC Roots引用可達
• finalizer-reachable(f-reachable)：表示不是reachable，但可通過某個finalizable對象可達
• unreachable：對象不可通過上面兩種途徑可達

變遷說明：

• 建立對象首先處于[reachable, unfinalized]狀态(A)
• 随着程式的運作，一些引用關系會消失，導緻狀态變遷，從reachable狀态變遷到f-reachable(B, C, D)或unreachable(E, F)狀态
• 若JVM檢測到處于unfinalized狀态的對象變成f-reachable或unreachable，JVM會将其标記為finalizable狀态(G,H)。若對象原處于[unreachable, unfinalized]狀态，則同時将其标記為f-reachable(H)。
• 在某個時刻，JVM取出某個finalizable對象，将其标記為finalized并在某個線程中執行其finalize方法。由于是在活動線程中引用了該對象，該對象将變遷到(reachable, finalized)狀态(K或J)。該動作将影響某些其他對象從f-reachable狀态重新回到reachable狀态(L, M, N)
• 處于finalizable狀态的對象不能同時是unreahable的，由第4點可知，将對象finalizable對象标記為finalized時會由某個線程執行該對象的finalize方法，緻使其變成reachable。這也是圖中隻有八個狀态點的原因
• 程式員手動調用finalize方法并不會影響到上述内部标記的變化，是以JVM隻會至多調用finalize一次，即使該對象“複活”也是如此。程式員手動調用多少次不影響JVM的行為
• 若JVM檢測到finalized狀态的對象變成unreachable，回收其記憶體(I)
• 若對象并未覆寫finalize方法，JVM會進行優化，直接回收對象（O）
• 注：System.runFinalizersOnExit()等方法可以使對象即使處于reachable狀态，JVM仍對其執行finalize方法

對象複活代碼示例

public class Demo extends Object{

    public static Demo SAVE_HOOK = null;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 建立對象，因為SAVE_HOOK指向這個對象，對象此時的狀态是(reachable,unfinalized)
        SAVE_HOOK = new Demo();

        //将SAVE_HOOK設定成null，此時剛才建立的對象就不可達了，因為沒有句柄再指向它了，對象此時狀态是(unreachable，unfinalized)
        SAVE_HOOK = null;

        //強制系統執行垃圾回收，系統發現剛才建立的對象處于unreachable狀态，并檢測到這個對象的類覆寫了finalize方法，是以把這個對象放入F-Queue隊列，
        //由低優先級線程執行它的finalize方法，此時對象的狀态變成(unreachable, finalizable)或者是(finalizer-reachable,finalizable)
        System.gc();

        // sleep，目的是給低優先級線程從F-Queue隊列取出對象并執行其finalize方法提供機會。在執行完對象的finalize方法中的super.finalize()時，
        // 對象的狀态變成(unreachable,finalized)狀态，但接下來在finalize方法中又執行了SAVE_HOOK = this;這句話，又有句柄指向這個對象了，對象又可達了。
        // 是以對象的狀态又變成了(reachable, finalized)狀态。
        Thread.sleep(500);

        // 這裡對象處于(reachable,finalized)狀态。對象的finalized方法被執行了，是以是finalized狀态。又因為在finalize方法是執行了SAVE_HOOK=this這句話，
        // 本來是unreachable的對象，又變成reachable了。
        if (null != SAVE_HOOK) {
            //此時對象應該處于(reachable, finalized)狀态

            // 這句話會輸出，注意對象由unreachable，經過finalize複活了。
            System.out.println("Yes , I am still alive");
        } else {
            System.out.println("No , I am dead");
        }

        // 再一次将SAVE_HOOK放空，此時剛才複活的對象，狀态變成(unreachable,finalized)
        SAVE_HOOK = null;
        // 再一次強制系統回收垃圾，此時系統發現對象不可達，雖然覆寫了finalize方法，但已經執行過了，是以直接回收。
        System.gc();
        // 為系統回收垃圾提供機會
        Thread.sleep(500);
        if (null != SAVE_HOOK) {
            // 這句話不會輸出，因為對象已經徹底消失了。
            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()");
        // 這句話讓對象的狀态由unreachable變成reachable，就是對象複活
        SAVE_HOOK = this;
    }
}