finalize

想要去了解 finalize 的最初起因是想去了解下 java.lang.ref 下的三个 Reference 类。这三个类在实践中用的比较少，但却是面试中经常会问到的。^[1] 在理解这个三个类时需要理解对象的可达性（reachable），可达对象就是所谓的强引用，也即程序中通常使用的引用。这种对象可以被任何活线程访问，这里的活线程指除了 finalizer 线程外的其它运行中的线程。当对象不再可达时，就成为了 GC 的候选对象。此时，如果对象定义了 finalize 方法，这个方法被称为 finalizer。GC 在回收实现了 finalize 方法的对象前会调用此方法，然后才是回收内存，这给实现此方法的对象提供了一个在被回收前来释放外部资源，具体可能是线程池、socket 连接、文件句柄等。^[2]

但 finalize 方法是有问题的。首先，此方法的调用时机是未知的，意味着这些对象或资源可能会占用不确定的时间后才会被释放，这在 burst 时会是一个很严重的性能瓶颈。其次，此方法调用的顺序是不可知的，甚至可能是并发的，所以必须小心使得实现了 finalize 方法的对象间不要有依赖，不要访问相同的资源。如果确实有依赖关系，那就让其中一个对象的 finalize 方法来调用其它对象的方法。最后，如果在 finalize 方法中抛出了任何异常都不会被应用程序感知，它会静默地失败然后中止执行。

实现细节

实现了 finalize 方法地对象是特殊公民。当方法 GC 时，这些对象需要构建一个 java.lang.ref.Finalizer 来 wrapper 此对象，Finalizer 继承自 Reference 类。背后所做的事与 Reference 是一样的，最终这些对象在被 JVM 标记为 pending 时会被添加到 ReferenceQueue 中，Finalizer 线程会从 ReferenceQueue 中不断 remove 元素并调用其 finalize 方法。整个工作完成以后，对象才能被 GC 回收。^[3]Finalizer 线程是一个优先级非常低的线程，如果有大量实现 finalize 方法的对象可被回收，队列中就会堆积许多对象，从而占用大量内存。如果 finalize 方法需要做大量工作，结果将更加严重。所以不要在 finalize 方法中做耗时操作。有 benchmark 表明 finalize 方法的存在会导致 50 倍效率的下降。^[4]

如果去看 java.lang.ref.Reference 中的代码会发现不容易读懂，原因是里边除了 Java 层面所做的工作外还有 GC 层面进行 pending 对象标记，以及 GC 针对 WeakReference SoftReference Finalizer PhantomReference 引用所作的不同工作。假如需要继续跟踪下去，就需要去查阅 GC 的源码了。

为什么需要了解 finalize ?

虽然在项目中应该尽量避免使用 finalize，但 finalize 不是一无是处。finalize 可以作为安全网（safety-net）来使用。所有的资源都应该在使用完毕后及时 close 调用，实现了 AutoCloseable 接口的类，在使用 try-with-resources 时，编译器就产生 close 调用。假如在某些时候忘记了关闭资源，而对象已经被回收了，那就造成了资源泄露。实现 finalize 就是一个合理的选择，它会帮助在对象回收时进行关闭（前提依然是在使用完后尽快调用 close）。这在 Java 标准库中已经多次遇到了，比如：ThreadPoolExecutor FileInputStream FileOutputStream 中都可能找到 finalize 方法。^[4]

Reference

[1] 杨晓峰,第4讲 | 强引用、软引用、弱引用、幻象引用有什么区别？ [2] jls 12.6 [3] Ram Lakshmanan,What happens behind the scenes for finalize() method? [4] Joshua Bloch, Item 8: Avoid finalizers and cleaners, Effective Java.3rd