finalize()

注：本文的目的並不是鼓勵使用finalize方法，而是大致理清其作用、問題以及GC執行finalize的過程。

1. finalize的作用

• finalize()是Object的protected方法，子類可以覆蓋該方法以實現資源清理工作，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確定的（對象離開作用域或delete掉），但Java中的finalize的調用具有不確定性
• 不建議用finalize方法完成“非內存資源”的清理工作，但建議用於：① 清理本地對象(通過JNI創建的對象)；② 作爲確保某些非內存資源(如Socket、文件等)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]

2. finalize的問題

• 一些與finalize相關的方法，由於一些致命的缺陷，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語言規範並不保證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。因爲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，可將待回收對象賦值給GC Roots可達的對象引用，從而達到對象再生的目的
• finalize方法至多由GC執行一次(用戶當然可以手動調用對象的finalize方法，但並不影響GC對finalize的行爲)

3. finalize的執行過程(生命週期)

(1) 首先，大致描述一下finalize流程：當對象變成(GC Roots)不可達時，GC會判斷該對象是否覆蓋了finalize方法，若未覆蓋，則直接將其回收。否則，若對象未執行過finalize方法，將其放入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“復活”。

(2) 具體的finalize流程：

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

• unfinalized: 新建對象會先進入此狀態，GC並未準備執行其finalize方法，因爲該對象是可達的
• 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

狀態變遷圖：

變遷說明：

1. 新建對象首先處於[reachable, unfinalized]狀態(A)
2. 隨着程序的運行，一些引用關係會消失，導致狀態變遷，從reachable狀態變遷到f-reachable(B, C, D)或unreachable(E, F)狀態
3. 若JVM檢測到處於unfinalized狀態的對象變成f-reachable或unreachable，JVM會將其標記爲finalizable狀態(G,H)。若對象原處於[unreachable, unfinalized]狀態，則同時將其標記爲f-reachable(H)。
4. 在某個時刻，JVM取出某個finalizable對象，將其標記爲finalized並在某個線程中執行其finalize方法。由於是在活動線程中引用了該對象，該對象將變遷到(reachable, finalized)狀態(K或J)。該動作將影響某些其他對象從f-reachable狀態重新回到reachable狀態(L, M, N)
5. 處於finalizable狀態的對象不能同時是unreahable的，由第4點可知，將對象finalizable對象標記爲finalized時會由某個線程執行該對象的finalize方法，致使其變成reachable。這也是圖中只有八個狀態點的原因
6. 程序員手動調用finalize方法並不會影響到上述內部標記的變化，因此JVM只會至多調用finalize一次，即使該對象“復活”也是如此。程序員手動調用多少次不影響JVM的行爲
7. 若JVM檢測到finalized狀態的對象變成unreachable，回收其內存(I)
8. 若對象並未覆蓋finalize方法，JVM會進行優化，直接回收對象（O）
9. 注：System.runFinalizersOnExit()等方法可以使對象即使處於reachable狀態，JVM仍對其執行finalize方法

4. 一些代碼示例

(1) 對象復活

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) { //此時對象應該處於(reachable, finalized)狀態
            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;
    }
}

(2)覆蓋finalize方法以確保資源釋放

作爲一個補充操作，以防用戶忘記“關閉“資源，JDK中FileInputStream、FileOutputStream、Connection類均用了此”技術“，下面代碼摘自FileInputStream類

/**
 * 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();
    }
}

參考：

12.6 Finalization of Class Instances https://notendur.hi.is//~snorri/SDK-docs/lang/lang083.htm

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