Java中如何标记对象已完成（以便finalize方法不会第二次调用）？

Question

主要问题在主题中，但是让我展示一下我对Java最终化过程的看法，以便我可以问你更多的问题。

垃圾回收（GC）通过标记所有活动对象开始进行垃圾收集。 当所有可达对象都标记为“活动”时，所有其他对象都是不可达的。下一步是检查每个不可达对象，并确定它是否可以立即清除或者应该首先完成最终化。如果对象的finalize方法有一个主体，那么gc认为这个对象是可最终化的并且应该被最终化；如果对象的finalize方法具有空主体（protected void finalize(){}），则它是不可最终化的，并且可以立即被gc清除。(我对此的理解正确吗？)

所有可最终化的对象将被放入相同的队列中，以后逐个进行最终化。据我所知，一个可最终化的对象可能需要花费很长时间才能被放置到队列中，同时等待其轮到进行最终化。这可能会发生，因为通常只有一个名为Finalizer的线程正在从队列中获取对象并调用它们的finalize方法，当我们在某个对象的finalize方法中有一些耗时操作时，队列中的其他对象将等待很长时间才能被最终化。当对象被最终化时，它被标记为FINALIZED并从队列中删除。在下一次垃圾回收过程中，收集器将看到这个对象再次不可达，并且具有非空finalize方法（再次），因此该对象应该被放入队列中（再次）-但是它不会，因为收集器以某种方式看到该对象已被标记为FINALIZED。（这是我的主要问题：以什么方式这个对象被标记为FINALIZED，收集器如何知道这个对象不应再次进行最终化？）

- Anton Kasianchuk

Answer 1

只要我们谈论HotSpot JVM...

对象本身不被标记为已完成。

每次创建新的finalize对象时，JVM会创建一个额外的FinalizerRef对象（这与弱引用/软引用/虚引用有些相似）。

一旦您的对象被证明无法通过强引用访问，特殊引用将处理此对象。您对象的FinalizerRef将被添加到finalizer队列中（这是链表，与其他引用类型相同）。

当finalizer线程从队列中消耗FinalizerRef时，它将将其空指针置为空（尽管线程将保持对对象的强引用，直到finalizer完成）。

一旦FinalizerRef被置为空，对象就再也无法进入finalizer队列了。

顺便说一下

您可以使用-XX:+PrintReferenceGC（查看更多GC诊断JVM选项）在GC日志中查看首选项处理时间（和引用数量）。

- Alexey Ragozin

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谢谢。这正是我在寻找的东西。我调查了这些类Finalizer和FinalReference，现在我清楚地理解了它的工作原理。 - Anton Kasianchuk

Answer 2

我不知道实际的终结过程是如何工作的，但如果我必须这样做，我会这样做 - 在对象元数据中存储一个三态标志，告诉GC对象是否刚刚停止使用，需要运行终结器或可能被删除。您可能需要查看Java源代码以了解详细信息，但这应该是总体模式：

（在新建中）

object.metadata.is_finalized=NEEDS_FINALIZE;

（在gc中）

while ((object=findUnreachableObject())!=null) {
    if (object.metadata.is_finalized==NEEDS_FINALIZE) {
        if (hasNonNullBody(object.finalize)) {
            Finalizer.addForProcessing(object);
            object.metadata.is_finalized=IN_FINALIZER_QUEUE;
        } else {
            object.metadata.is_finalized=REMOVE_NOW;
        }
    }
    if (object.metadata.is_finalized==REMOVE_NOW) {
        // destroy the object and free the memory
    }
}

（在Finalizer中）

while ((object=getObjectForProcessing)!=null) {
    object.finalize();
    object.metadata.is_finalized=REMOVE_NOW;
}

- Guntram Blohm

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问题在于现代GC中没有像findUnreachableObject这样的东西。你唯一能得到的是findReachableObject，将其移动到幸存者区域，并简单地忘记所有不可达的垃圾。由于大多数新对象都会早逝，因此这种方法更加高效。 - maaartinus

Answer 3

JVM将元数据存储在对象头中。任何具有子类finalize()方法的对象都会被调用，即使为空。将其放入队列中不需要很长时间，但它可能会在队列中等待很长时间。

- Peter Lawrey

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我可以相信JVM可以修改对象头来标记它为FINALIZED。但是我进行了一些调查，发现在某些情况下，一个空的finalize()方法的对象在经过一次垃圾回收后就被移除了。我的意思是，如果这个对象被放入队列中以进行finalized操作，那么至少需要两次垃圾回收才能将其移除（第一次垃圾回收将对象放入队列，第二次垃圾回收将对象移除）。而当我在finalize()方法中添加了System.out.println("I'm finalized")时，这个对象在经过两次垃圾回收后被移除了。 - Anton Kasianchuk

@AntonKasyanchuk 你说的没错，JVM可能会简化这个过程，但我不会假设这总是情况。 - Peter Lawrey

规范并不要求，但强烈建议检测“微不足道的终结器”，包括空方法和仅由super.finalize()调用组成的方法（最终到达Object.finalize()）...请参见JLS §12.6。类实例的终结，在末尾。 - Holger