finalize方法与Java GC

转自http://www.threaddeath.com/

闲逛ITEye时看到了译帝的一篇翻译博客，其中提到了关于Java类重写finalize方法后带来的诡异的GC overhead limit问题。博客的结尾非常详细的说明了这个问题产生的原理，但是始终有一个地方没有得到清晰的答案：由于finalize方法是Object类的protected方法，即无论重写与否，所有的Java类都会带有finalize方法，但为什么只有重写之后才会出现GC问题，不重写与重写的真实差别到底在哪儿？

通过思考始终得不到答案，索性打开Eclipse直接调试代码：

• 首先验证了博客中的现象的确可以重现。
• 中间一度怀疑问题的原因可能是finalize方法中引用了类的静态变量AtomicInteger会引起GC的问题（实际上这个方向是错误的，GC是根据对象是否存在被引用关系来判断对象是否回收，惭愧），删掉原来的方法体然后随意在finalize方法中声明了一个变量，结果运行时问题仍然存在。
• 到了此时，开始怀疑是不是和finalize方法体有关系了，直接删除掉finalize方法体中的所有内容，运行后发现问题真的不存在了！
• 由于出现GC问题时内存堆中存在大量Finalizer对象，而Finalizer对象只能通过Finalizer类的静态register方法创建，因此尝试在register方法中加上断点对两种情况分别运行，发现方法体为空时，register方法不会被调用，这样自定义对象便没有被任何对象引用，可以轻松的被GC回收掉。
• 由于register方法是被VM所调用，只能求助于莫枢大神，而莫枢也确认了只要Java类以及它所有的祖先类中不含有finalize方法或者finalize方法体为空时，VM便不会将该类的对象实例注册为finalizable对象（地址）。

至此，算是把整个问题的来龙去脉给整理的差不多了：

1. JVM创建自定义对象。
2. JVM检测对象类以及祖先类是否含有非空的finalize方法定义，如果均没有，则不进行后续的Finalizer相关处理。
3. JVM调用Finalizer类的静态register方法，创建包含该对象引用的Finalizer对象，同时Finalizer静态类将该Finalizer对象加入到一个单向链表中。
4. 运行过程中，JVM会将这些Finalizer对象的状态更新为pending（这部分可以参考java.lang.ref.Reference类中的说明）。
5. Reference类中的ReferenceHandler线程会扫描到这些状态为pending的Finalizer对象，将这些对象enqueue到Finalizer静态类引用的ReferenceQueue（非Finalizer中的单向链表）当中。
6. Finalizer线程从ReferenceQueue中逐一弹出Finalizer对象，首先将Finalizer对象从Finalizer的单向链表中删除，解除了Finalizer静态类对Finalizer对象的引用关系，之后调用Finalizer对象引用的自定义对象的finalize方法，Finalizer对象以及自定义对象此时均可被GC回收。
7. 由于Finalizer线程的低优先级，可能引起旧对象的释放速度无法跟上新对象的创建速度，引起OutOfMemory问题（例子中的GC overhead limit原因是由于新对象创建的代价太低儿就对象回收的代价较高导致CPU用于GC回收的时间比例超过98%）

最后，网易研究院的马进在他的博客中非常详细的阐述了finalize的原理以及因此引发的案例，也非常值得一读。