Санкт-Петербургская группа тестирования JVM

Странности финализации

Пожалуй наиболее противоречивая и странно написанная часть The Java Language Specification - это часть про финализацию. Какие возникают вопросы и проблемы и почему?

Что такое финализация? Это вызов метода Object.finalize(), в котором можно попытаться сделать некоторые действия после того, как сборщик мусора определил, что объект недостижим, но перед тем, как память будет на самом деле освобождена.

Вот только некоторые странные вещи, которые на первый взгляд могут не совпасть с нашим интуитивным представлением.

• Момент, когда вызовется метод finalize() четко не определен. На самом деле, в спецификации не гарантируется, что он воообще будет когда-нибудь вызван, даже если объект стал недостижим. Когда вызов может происходить зависит от реализации JVM.
• Метод finalize() не вызывает автоматически finalize() предка. Для того, чтобы это произошло, необходимо явно его вызвать: super.finalize().
• Метод finalize() будет вызван асинхронно, т.е. скорее всего в другом потоке. В текущей реализации Sun JVM для его обработки используется специальный поток "Finalizer", который последовательно вызывает финализаторы. Спецификация не ограничивает то, в каких потоках он может выполнятся или сколько может быть этих потоков. Единственное требование — это то, что этот поток не будет держать какую-нибудь блокировку. В одной из первых реализации JVM это разрешалось и приводило к странным эффектам.
• Ссылка на объект (this) доступна во время выполнения finalize(). Это означает, что потенциально объект может снова стать достижим. В этом случае метод finalize() никогда не будет вызван повторно.
• Объекты с нетривиальным методом finalize() обрабатываются сборщиком мусора особым образом. После того, как этот метод выполнился, сборщик мусора должен вновь определить что объект достижим. Это создает дополнительную нагрузку. Кроме того, в текущей реализации Sun JVM для поддержки используются дополнительные объекты FinalReference и Finalizer, что сказывается на объеме используемой памаять и производительности.
• То, что finalize() может исполняться в нескольких потоках параллельно, означает, что во многих случаях стоит позаботиться о синхронизации. В большинстве случаев нетривиальный метод finalize() будет использовать какие-либо разделяемые ресурсы.
• Порядок, в котором finalize() будет вызван не определен. Если у объекта A есть поле, которое ссылается на объект B и эти объекты стали недостижимы, то finalize() для A может быть вызван и до, после или одновременно с finalize() для B. Если B используется в finalize() для A, то его состояние во время выполнения не определено. Кроме того, это состояние может меняться во время выполнения finalize()!
• Спецификация не ограничивает, какие оптимизации могут применяться. Может так случиться, что finalize() будет вызван, после начала выполнения какого-либо метода, но но перед его завершением. Это иногда может стать проблемой, поскольку вызванный метод finalize() может невовремя изменить состояние поля объекта. Хорошим примером является 6295525.
• Финализация классов — когда-то в языке Java была и такая вещь.

Для чего может использоваться финализация?

• Для отладки. В этом случае в конструктор и finalize() просто выводятся отладочные сообщения. Это использование совершенно законно.
• В C++ есть прием Получение ресурса есть инициализация(RAI, Resource Acquisition is Initialization). При этом в конструкторе происходит инициализация, в деструкторе деинициализация. Одной из причин, почему он не работает в Java является именно недетерминированность и асинхронность вызова finalize(). Что же делать? Одним из решений является использование внутренних классов. Этот прием, например, активно используется в популярной J2EE библиотеке Spring Framework. Вот пример:

  transactionManager.execute(new TransactionCallback() {
      public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {
          ... // Some actions that execute in one transaction
      }
  });
  

  Транзакция автоматически открывается при входе в doInTransaction и закрывается (подтверждается или откатывается) при выходе. При этом, данный код также корректно работает при возникновении исключений.
• Освобождение ресурсов, которые напрямую не связаны с Java объектами. Обычно это ресурсы операционной системы, например файлы, графические ресурсы и т.д. В этом случае освобождение ресурса, которое обычно реализовано native методом должно произойти после того, как этот объект больше не используется, т.е. когда он не достижим. В данном случае использование финализаторов иногда оправдано. Однако, если количество возможных ресурсов ограничено, а памяти для Java много, то могут сборщик мусора может просто не вызывать finalize(), в то время как ресурсов будет недостаточно. Это делает использование finalize() в данном случае также неоправданным. Если нет сложных структур данных, в которых эти объекты используются или то, как объект используется четко определено, то можно использовать специальный метод, который нужно будет явно вызывать.

• Destructors, Finalizers, and Synchronization, Hans-J. Boehm,

Н.Х.