java編程FinalReference與Finalizer原理示例詳解
之前寫了一篇java編程Reference核心原理示例源碼分析的文章,但由于篇幅和時間的原因沒有給出FinalReference和Finalizer的分析。同時也沒有說明為什么建議不要重寫Object#finalize方法(實際上JDK9已經(jīng)將Object#finalize方法標記為Deprecated)。將文章轉(zhuǎn)發(fā)到perfma社區(qū)后,社區(qū)便有同學(xué)提出一個有意思的問題?"Object#finalize如果在執(zhí)行的時候當(dāng)前對象又被重新賦值,那下次GC就不會再執(zhí)行finalize方法了,這是為什么啊” ??吹竭@個問題時我知道答案一定和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,同時里面有很多實用的工具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,但并沒有細說FinalReference。最開始Java語言其實就有了finalizers的機制,然后才引用了特殊Reference機制,也就是SoftReference、WeakReference、PhantomReference以及FinalReference,通過他們來處理資源或內(nèi)存回收的問題。FinalReference與Finalizer平時開發(fā)時是用不到,但你Debug、線程dump或者heap dump 分析時,是否注意到Finalizer一直存在。
這個Finalizer到底是用來干什么的?為什么建議不要重寫Object#finalize方法?為什么如果在執(zhí)行Object#finalize方法時當(dāng)前對象又被重新賦值,那下次GC就不會再執(zhí)行finalize方法了?本文將通過源碼分析解釋這些問題。
初識FinalReference與Finalizer
JDK中FinalReference在JDK里的實現(xiàn)如下:
class FinalReference<T> extends Reference<T> { public FinalReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) { super(referent, q); } }
FinalReference實現(xiàn)很簡單,可以說就是一個標記類,可以看到這個類訪問權(quán)限為package,除了java.lang.ref包下面的類能引用其外其他類都無權(quán)限。Finalizer實現(xiàn)則相對復(fù)雜一點點。
final class Finalizer extends FinalReference<Object> { //存放Finalizer的引用隊列 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 private static Finalizer unfinalized = null; //鎖對象 private static final Object lock = new Object(); //Finalizer鏈 后續(xù)節(jié)點與前驅(qū)節(jié)點 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)前對象加入Finalizer鏈中 private void add() { //獲取Finalizer類中全局鎖對象對應(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 unfinalized = this; } } }
從上面的JDK源碼代碼可以看到Finalizer對象實際是JVM通過調(diào)用Finalizer#register方法創(chuàng)建的,不通過反射我們是無法直接創(chuàng)建Finalizer對象的。Finalizer#register方法一方面創(chuàng)建了Finalizer對象,同時將創(chuàng)建的Finalizer對象加入到了Finalizer鏈中。實際上HotSpot實現(xiàn)上在創(chuàng)建一對象時,如果該類重寫了Object#finalize方法且方法內(nèi)容不為空,則會調(diào)Finalizer#register方法。
何時會調(diào)用類中重寫的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時如果發(fā)現(xiàn)一個對象只有對應(yīng)的Reference引用就會將其對應(yīng)的Reference對象加入到對應(yīng)的pending-reference鏈中,同時會通知ReferenceHandler線程。ReferenceHandler線程收到通知后,如果對應(yīng)的Reference對象不是Cleaner的實例,則會其將加入到ReferenceQueue隊列中等待其他的線程去從ReferenceQueue中取出元素做進一步的清理工作。
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)部的一個私有類,并且是一個守護線程。
private static class FinalizerThread extends Thread { private volatile boolean running; FinalizerThread(ThreadGroup g) { //這個便是一面提到dump線程時會出現(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 while (!VM.isBooted()) { try { VM.awaitBooted(); } catch (InterruptedException x) { // ignore and continue } } final JavaLangAccess jla = SharedSecrets.getJavaLangAccess(); running = true; //守護線程一直運行 for (;;) { try { //從ReferenceQueue中取出Finalizer Finalizer f = (Finalizer)queue.remove(); //調(diào)用Finalizer引用對象重寫的finalize方法,內(nèi)部實現(xiàn)上會catch Throwable 異常,保證FinalizerThread線程一直能運行 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)先級沒有ReferenceHandler守護線程高 finalizer.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY - 2); //設(shè)置為守護線程 finalizer.setDaemon(true); //啟動線程 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引用的對象的finalize方法 if (hasBeenFinalized()) return; remove(); } try { //獲取Finalizer引用的對象 Object finalizee = this.get(); if (finalizee != null && !(finalizee instanceof java.lang.Enum)) { /**JavaLangAccess實現(xiàn)內(nèi)部會調(diào)用Finalizer引用的對象的finalize方法 * 實際是調(diào)用System#setJavaLangAccess方法實例化的JavaLangAccess對象 */ jla.invokeFinalize(finalizee); //清除棧中包含的該變量引用,以降低conservative GC 錯誤的保留該對象的機會 finalizee = null; } } catch (Throwable x) { } super.clear(); }
問題答案
從上面Finalizer#runFinalizer方法源碼可以看出一旦一個對象已從Finalizer鏈中摘除,則不再執(zhí)行Finalizer引用的對象的finalize方法,即使在其finalize方法中再次強引用其本身。而另一個問題"為什么建議不要重寫Object#finalize方法",一旦重寫了finalize方法就無法保證其一定會在某次GC前一定能執(zhí)行完,這樣引用的對象只能在下次或者是后面GC時才會回收,這可能會出現(xiàn)內(nèi)存泄露或是其它的GC問題。關(guān)于finalize引發(fā)的GC問題,感興趣的同學(xué)可以看一下美團基礎(chǔ)構(gòu)架大佬寫的 RPC采用短鏈接導(dǎo)致YoungGC耗時過長的問題分析與優(yōu)化一文:一次 Young GC 的優(yōu)化實踐(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方法時當(dāng)前對象又被重新賦值,那下次GC就不會再執(zhí)行finalize方法了?"的答案。希望對大家有所幫忙。文章不正確處還望指正,同時歡迎關(guān)注個人技術(shù)公眾號 洞悉源碼,后序源源不斷地給大家分享各類干貨。最后再拋出一下問題給大家,JDK9中已將Object#finalize方法標志為Deprecated,但如果我們要實現(xiàn)資源回收這種功能該如何實現(xiàn)呢?
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