深入分析Object.finalize方法的实现原理

简书 占小狼
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“物有本末，事有始终。知其先后，则近道矣”

finalize

如果类中重写了finalize方法，当该类对象被回收时，finalize方法有可能会被触发，下面通过一个例子说明finalize方法对垃圾回收有什么影响。

public class FinalizeCase {

    private static Block holder = null;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        holder = new Block();
        holder = null;
        System.gc();
        //System.in.read();
    }

    static class Block {
        byte[] _200M = new byte[200*1024*1024];
    }
}

Block类中声明一个占用内存200M的数组，是为了方便看出来gc之后是否回收了Block对象，执行完的gc日志如下：

从gc日志中可以看出来，执行完System.gc()之后，Block对象被如期的回收了，如果在Block类中重写了finalize方法，会是一样的结果么？

static class Block {
    byte[] _200M = new byte[200*1024*1024];
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("invoke finalize");
    }
}

执行完成gc日志如下：

和之前的gc日志进行比较，发现finalize方法确实被触发了，但是Block对象还在内存中，并没有被回收，这是为什么？

下面对finalize方法的实现原理进行分析。

finalize实现原理

《JVM源码分析之Java对象的创建过程》一文中分析了Java对象创建的整个过程，代码实现如下：

对象的初始化过程会对has_finalizer_flag和RegisterFinalizersAtInit进行判断，如果类重写了finalize方法，且方法体不为空，则调用register_finalizer函数，继续看register_finalizer函数的实现：

其中Universe::finalizer_register_method()缓存的是jdk中java.lang.ref.Finalizer类的register方法，实现如下：

在jvm中通过JavaCalls::call触发register方法，将新建的对象O封装成一个Finalizer对象，并通过add方法添加到Finalizer链表头。

对象O和Finalizer类的静态变量unfinalized有联系，在发生GC时，会被判定为活跃对象，因此不会被回收

FinalizerThread线程

在Finalizer类的静态代码块中会创建一个FinalizerThread类型的守护线程，但是这个线程的优先级比较低，意味着在cpu吃紧的时候可能会抢占不到资源执行。

FinalizerThread线程负责从ReferenceQueue队列中获取Finalizer对象，如果队列中没有元素，则通过wait方法将该线程挂起，等待被唤醒

如果返回了Finalizer对象，执行对象的runFinalizer()方法，其实可以发现：在runFinalizer()方法中主动捕获了异常，即使在执行finalize方法抛出异常时，也没有关系。

通过hasBeenFinalized方法判断该对象是否还在链表中，并将该Finalizer对象从链表中删除，这样下次gc时就可以把原对象给回收掉了，最后调用了native方法invokeFinalizeMethod，其中invokeFinalizeMethod方法最终会找到并执行对象的finalize方法。

ReferenceHandler线程

有个疑问：既然FinalizerThread线程是从ReferenceQueue队列中获取Finalizer对象，那么Finalizer对象是在什么情况下才会被插入到ReferenceQueue队列中？

Finalizer的祖父类Reference中定义了ReferenceHandler线程，实现如下：

当pending被设置时，会调用ReferenceQueue的enqueue方法把Finalizer对象插入到ReferenceQueue队列中，接着通过notifyAll方法唤醒FinalizerThread线程执行后续逻辑，实现如下：

pending字段什么时候会被设置？

在GC过程的引用处理阶段，通过oopDesc::atomic_exchange_oop方法把发现的引用列表设置在pending字段所在的地址

Finalizer导致的内存泄漏

平常使用的Socket通信，SocksSocketImpl的父类重写了finalize方法

这么做主要是为了确保在用户忘记手动关闭socket连接的情况下，在该对象被回收时能够自动关闭socket来释放一些资源，但是在开发过程中，真的忘记手动调用了close方法，那么这些socket对象可能会因为FinalizeThread线程迟迟没有执行到这些对象的finalize方法，而导致一直占用某些资源，造成内存泄露。

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