java編程FinalReference與Finalizer原理示例詳解
之前寫(xiě)了一篇java編程Reference核心原理示例源碼分析的文章,但由于篇幅和時(shí)間的原因沒(méi)有給出FinalReference和Finalizer的分析。同時(shí)也沒(méi)有說(shuō)明為什么建議不要重寫(xiě)Object#finalize方法(實(shí)際上JDK9已經(jīng)將Object#finalize方法標(biāo)記為Deprecated)。將文章轉(zhuǎn)發(fā)到perfma社區(qū)后,社區(qū)便有同學(xué)提出一個(gè)有意思的問(wèn)題?"Object#finalize如果在執(zhí)行的時(shí)候當(dāng)前對(duì)象又被重新賦值,那下次GC就不會(huì)再執(zhí)行finalize方法了,這是為什么啊” ??吹竭@個(gè)問(wèn)題時(shí)我知道答案一定和Finalizer有關(guān),于是便有了這篇幅文章。(ps:perfma社區(qū)有很多高質(zhì)量的文章,同時(shí)里面有很多實(shí)用的工具JVM參數(shù)分析、Java線程dump分析、Java內(nèi)存dump分析都有,感興趣的同學(xué)可以關(guān)注一下。)
概述
java編程Reference核心原理示例源碼分析一文中提到JDK中有SoftReference、WeakReference、PhantomReference以及FinalReference,但并沒(méi)有細(xì)說(shuō)FinalReference。最開(kāi)始Java語(yǔ)言其實(shí)就有了finalizers的機(jī)制,然后才引用了特殊Reference機(jī)制,也就是SoftReference、WeakReference、PhantomReference以及FinalReference,通過(guò)他們來(lái)處理資源或內(nèi)存回收的問(wèn)題。FinalReference與Finalizer平時(shí)開(kāi)發(fā)時(shí)是用不到,但你Debug、線程dump或者h(yuǎn)eap dump 分析時(shí),是否注意到Finalizer一直存在。

這個(gè)Finalizer到底是用來(lái)干什么的?為什么建議不要重寫(xiě)Object#finalize方法?為什么如果在執(zhí)行Object#finalize方法時(shí)當(dāng)前對(duì)象又被重新賦值,那下次GC就不會(huì)再執(zhí)行finalize方法了?本文將通過(guò)源碼分析解釋這些問(wèn)題。
初識(shí)FinalReference與Finalizer
JDK中FinalReference在JDK里的實(shí)現(xiàn)如下:
class FinalReference<T> extends Reference<T> {
public FinalReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
super(referent, q);
}
}
FinalReference實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單,可以說(shuō)就是一個(gè)標(biāo)記類,可以看到這個(gè)類訪問(wèn)權(quán)限為package,除了java.lang.ref包下面的類能引用其外其他類都無(wú)權(quán)限。Finalizer實(shí)現(xiàn)則相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)點(diǎn)。
final class Finalizer extends FinalReference<Object> {
//存放Finalizer的引用隊(duì)列
private static ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
//當(dāng)前等待待執(zhí)行Object#finalize方法的Finalizer節(jié)點(diǎn)
private static Finalizer unfinalized = null;
//鎖對(duì)象
private static final Object lock = new Object();
//Finalizer鏈 后續(xù)節(jié)點(diǎn)與前驅(qū)節(jié)點(diǎn)
private Finalizer next = null, prev = null;
//私有構(gòu)造函數(shù)
private Finalizer(Object finalizee) {
super(finalizee, queue);
//頭插法將當(dāng)前對(duì)象加入Finalizer鏈中
add();
}
/* Invoked by VM */
static void register(Object finalizee) {new Finalizer(finalizee);}
//頭插法將當(dāng)前對(duì)象加入Finalizer鏈中
private void add() {
//獲取Finalizer類中全局鎖對(duì)象對(duì)應(yīng)moniter
synchronized (lock) {
if (unfinalized != null) {
this.next = unfinalized;
unfinalized.prev = this;
}
//更新等待待執(zhí)行Object#finalize方法的節(jié)點(diǎn)
unfinalized = this;
}
}
}
從上面的JDK源碼代碼可以看到Finalizer對(duì)象實(shí)際是JVM通過(guò)調(diào)用Finalizer#register方法創(chuàng)建的,不通過(guò)反射我們是無(wú)法直接創(chuàng)建Finalizer對(duì)象的。Finalizer#register方法一方面創(chuàng)建了Finalizer對(duì)象,同時(shí)將創(chuàng)建的Finalizer對(duì)象加入到了Finalizer鏈中。實(shí)際上HotSpot實(shí)現(xiàn)上在創(chuàng)建一對(duì)象時(shí),如果該類重寫(xiě)了Object#finalize方法且方法內(nèi)容不為空,則會(huì)調(diào)Finalizer#register方法。
何時(shí)會(huì)調(diào)用類中重寫(xiě)的finalize方法
先看回顧一下上篇文章中最重的Reference核心處理流程。通常JVM在GC時(shí)如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象只有對(duì)應(yīng)的Reference引用就會(huì)將其對(duì)應(yīng)的Reference對(duì)象加入到對(duì)應(yīng)的pending-reference鏈中,同時(shí)會(huì)通知ReferenceHandler線程。ReferenceHandler線程收到通知后,如果對(duì)應(yīng)的Reference對(duì)象不是Cleaner的實(shí)例,則會(huì)其將加入到ReferenceQueue隊(duì)列中等待其他的線程去從ReferenceQueue中取出元素做進(jìn)一步的清理工作。

同樣Reference核心處理流程也適用于Finalizer(Finalizer的超類實(shí)際是Reference),而用于處理ReferenceQueue中Finalizer的線程是FinalizerThread。其是Finalizer內(nèi)部的一個(gè)私有類,并且是一個(gè)守護(hù)線程。
private static class FinalizerThread extends Thread {
private volatile boolean running;
FinalizerThread(ThreadGroup g) {
//這個(gè)便是一面提到dump線程時(shí)會(huì)出現(xiàn)的Finalizer線程的名字
super(g, "Finalizer");
}
public void run() {
// 避免重復(fù)調(diào)用run方法
if (running)
return;
// Finalizer線程先于System.initializeSystemClass被調(diào)用。等待直到JavaLangAccess可以訪問(wèn)
while (!VM.isBooted()) {
try {
VM.awaitBooted();
} catch (InterruptedException x) {
// ignore and continue
}
}
final JavaLangAccess jla = SharedSecrets.getJavaLangAccess();
running = true;
//守護(hù)線程一直運(yùn)行
for (;;) {
try {
//從ReferenceQueue中取出Finalizer
Finalizer f = (Finalizer)queue.remove();
//調(diào)用Finalizer引用對(duì)象重寫(xiě)的finalize方法,內(nèi)部實(shí)現(xiàn)上會(huì)catch Throwable 異常,保證FinalizerThread線程一直能運(yùn)行
f.runFinalizer(jla);
} catch (InterruptedException x) {
// ignore and continue
}
}
}
}
static {
ThreadGroup tg = Thread.currentThread().getThreadGroup();
for (ThreadGroup tgn = tg;
tgn != null;
tg = tgn, tgn = tg.getParent());
Thread finalizer = new FinalizerThread(tg);
//線程優(yōu)先級(jí)沒(méi)有ReferenceHandler守護(hù)線程高
finalizer.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY - 2);
//設(shè)置為守護(hù)線程
finalizer.setDaemon(true);
//啟動(dòng)線程
finalizer.start();
}
Finalizer#runFinalizer方法如下:
private void runFinalizer(JavaLangAccess jla) {
synchronized (this) {
//已從Finalizer鏈中摘除,則不再執(zhí)行Finalizer引用的對(duì)象的finalize方法
if (hasBeenFinalized()) return;
remove();
}
try {
//獲取Finalizer引用的對(duì)象
Object finalizee = this.get();
if (finalizee != null && !(finalizee instanceof java.lang.Enum)) {
/**JavaLangAccess實(shí)現(xiàn)內(nèi)部會(huì)調(diào)用Finalizer引用的對(duì)象的finalize方法
* 實(shí)際是調(diào)用System#setJavaLangAccess方法實(shí)例化的JavaLangAccess對(duì)象
*/
jla.invokeFinalize(finalizee);
//清除棧中包含的該變量引用,以降低conservative GC 錯(cuò)誤的保留該對(duì)象的機(jī)會(huì)
finalizee = null;
}
} catch (Throwable x) { }
super.clear();
}
問(wèn)題答案
從上面Finalizer#runFinalizer方法源碼可以看出一旦一個(gè)對(duì)象已從Finalizer鏈中摘除,則不再執(zhí)行Finalizer引用的對(duì)象的finalize方法,即使在其finalize方法中再次強(qiáng)引用其本身。而另一個(gè)問(wèn)題"為什么建議不要重寫(xiě)Object#finalize方法",一旦重寫(xiě)了finalize方法就無(wú)法保證其一定會(huì)在某次GC前一定能執(zhí)行完,這樣引用的對(duì)象只能在下次或者是后面GC時(shí)才會(huì)回收,這可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄露或是其它的GC問(wèn)題。關(guān)于finalize引發(fā)的GC問(wèn)題,感興趣的同學(xué)可以看一下美團(tuán)基礎(chǔ)構(gòu)架大佬寫(xiě)的 RPC采用短鏈接導(dǎo)致YoungGC耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題分析與優(yōu)化一文:一次 Young GC 的優(yōu)化實(shí)踐(FinalReference 相關(guān))
總結(jié)
本文分析了Finalizer的源碼,并給出了"為什么如果在執(zhí)行Object#finalize方法時(shí)當(dāng)前對(duì)象又被重新賦值,那下次GC就不會(huì)再執(zhí)行finalize方法了?"的答案。希望對(duì)大家有所幫忙。文章不正確處還望指正,同時(shí)歡迎關(guān)注個(gè)人技術(shù)公眾號(hào) 洞悉源碼,后序源源不斷地給大家分享各類干貨。最后再拋出一下問(wèn)題給大家,JDK9中已將Object#finalize方法標(biāo)志為Deprecated,但如果我們要實(shí)現(xiàn)資源回收這種功能該如何實(shí)現(xiàn)呢?
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