理解finalize()-析構(gòu)函數(shù)的替代者

by Tim Gooch

在許多方面，Java 類似于 C++。Java 的語法非常類似于 C++，Java 有類、方法和數(shù)據(jù)成員；Java 的類有構(gòu)造函數(shù)； Java 有異常處理。

但是，如果你使用過 C++ 會(huì)發(fā)現(xiàn) Java 也丟掉一些可能是你熟悉的特性。這些特性之一就是析構(gòu)函數(shù)。取代使用析構(gòu)函數(shù)，Java 支持finalize() 方法。

在本文中，我們將描述 finalize() 與 C++ 析構(gòu)函數(shù)的區(qū)別。另外，我們將創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的 Applet 來演示 finalize() 是如何工作的。

最終的界限

與 Java 不同，C++ 支持局部對(duì)象（基于棧）和全局對(duì)象（基于堆）。因?yàn)檫@一雙重支持，C++ 也提供了自動(dòng)構(gòu)造和析構(gòu)，這導(dǎo)致了對(duì)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用，（對(duì)于堆對(duì)象）就是內(nèi)存的分配和釋放。

在 Java 中，所有對(duì)象都駐留在堆內(nèi)存，因此局部對(duì)象就不存在。結(jié)果，Java 的設(shè)計(jì)者覺得不需要析構(gòu)函數(shù)（象 C++ 中所實(shí)現(xiàn)的）。

取而代之，Java 定義了一個(gè)特殊的方法叫做finalize() ，它提供了 C++ 析構(gòu)函數(shù)的一些功能。但是，finalize() 并不完全與 C++ 的析構(gòu)函數(shù)一樣，并可以假設(shè)它會(huì)導(dǎo)致一系列的問題。finalize() 方法作用的一個(gè)關(guān)鍵元素是 Java 的垃圾回收器。

垃圾回收器

在 C/C++、Pascal和其他幾種多種用途的編程語言中，開發(fā)者有責(zé)任在內(nèi)存管理上發(fā)揮積極的作用。例如，如果你為一個(gè)對(duì)象或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配了內(nèi)存，那么當(dāng)你不再使用它時(shí)必須釋放掉該內(nèi)存。

在 Java 中，當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)，Java 虛擬機(jī)（JVM）為該對(duì)象分配內(nèi)存、調(diào)用構(gòu)造函數(shù)并開始跟蹤你使用的對(duì)象。當(dāng)你停止使用一個(gè)對(duì)象（就是說，當(dāng)沒有對(duì)該對(duì)象有效的引用時(shí)），JVM 通過垃圾回收器將該對(duì)象標(biāo)記為釋放狀態(tài)。

當(dāng)垃圾回收器將要釋放一個(gè)對(duì)象的內(nèi)存時(shí)，它調(diào)用該對(duì)象的finalize() 方法（如果該對(duì)象定義了此方法）。垃圾回收器以獨(dú)立的低優(yōu)先級(jí)的方式運(yùn)行，只有當(dāng)其他線程掛起等待該內(nèi)存釋放的情況出現(xiàn)時(shí)，它才開始運(yùn)行釋放對(duì)象的內(nèi)存。（事實(shí)上，你可以調(diào)用System.gc() 方法強(qiáng)制垃圾回收器來釋放這些對(duì)象的內(nèi)存。）

在以上的描述中，有一些重要的事情需要注意。首先，只有當(dāng)垃圾回收器釋放該對(duì)象的內(nèi)存時(shí)，才會(huì)執(zhí)行finalize()。如果在 Applet 或應(yīng)用程序退出之前垃圾回收器沒有釋放內(nèi)存，垃圾回收器將不會(huì)調(diào)用finalize()。

其次，除非垃圾回收器認(rèn)為你的 Applet 或應(yīng)用程序需要額外的內(nèi)存，否則它不會(huì)試圖釋放不再使用的對(duì)象的內(nèi)存。換句話說，這是完全可能的：一個(gè) Applet 給少量的對(duì)象分配內(nèi)存，沒有造成嚴(yán)重的內(nèi)存需求，于是垃圾回收器沒有釋放這些對(duì)象的內(nèi)存就退出了。

顯然，如果你為某個(gè)對(duì)象定義了finalize() 方法，JVM 可能不會(huì)調(diào)用它，因?yàn)槔厥掌鞑辉尫胚^那些對(duì)象的內(nèi)存。調(diào)用System.gc() 也不會(huì)起作用，因?yàn)樗鼉H僅是給 JVM 一個(gè)建議而不是命令。

finalize() 有什么優(yōu)點(diǎn)呢？

如果finalize() 不是析構(gòu)函數(shù)，JVM 不一定會(huì)調(diào)用它，你可能會(huì)疑惑它是否在任何情況下都有好處。事實(shí)上，在 Java 1.0 中它并沒有太多的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù) Java 文檔，finalize() 是一個(gè)用于釋放非 Java 資源的方法。但是，JVM 有很大的可能不調(diào)用對(duì)象的finalize() 方法，因此很難證明使用該方法釋放資源是有效的。

Java 1.1 通過提供一個(gè)System.runFinalizersOnExit() 方法部分地解決了這個(gè)問題。（不要將這個(gè)方法與 Java 1.0 中的System.runFinalizations() 方法相混淆。）不象System.gc() 方法那樣，System.runFinalizersOnExit() 方法并不立即試圖啟動(dòng)垃圾回收器。而是當(dāng)應(yīng)用程序或 Applet 退出時(shí)，它調(diào)用每個(gè)對(duì)象的finalize() 方法。

正如你可能猜測(cè)的那樣，通過調(diào)用System.runFinalizersOnExit() 方法強(qiáng)制垃圾回收器清除所有獨(dú)立對(duì)象的內(nèi)存，當(dāng)清除代碼執(zhí)行時(shí)可能會(huì)引起明顯的延遲。現(xiàn)在建立一個(gè)示例 Applet 來演示 Java 垃圾回收器和finalize() 方法是如何相互作用的。

回收垃圾

通過使用Java Applet Wizard 創(chuàng)建一個(gè)新的 Applet 開始。當(dāng)提示這樣做時(shí)，輸入 final_things 作為 Applet 名，并選擇不要生成源文件注釋。

接下來，在Java Applet Wizard 進(jìn)行第三步，不要選擇多線程選項(xiàng)。在第五步之前，根據(jù)需要修改 Applet 的描述。

當(dāng)你單擊Finish 后，Applet Wizard 將生成一個(gè)新的工作空間，并為該項(xiàng)目創(chuàng)建缺省的 Java 文件。從列表 A 中選擇適當(dāng)?shù)拇a輸入（我們已經(jīng)突出顯示了你需要輸入的代碼）。

當(dāng)你完成代碼的輸入后，配置Internet 瀏覽器將System.out 的輸出信息寫到Javalog.txt 文件中。（在IE 選項(xiàng)對(duì)話框的高級(jí)頁面中選擇起用 Java Logging。）

編譯并運(yùn)行該 Applet。然后，等待 Applet 運(yùn)行（你將在狀態(tài)欄中看到 Applet 已啟動(dòng)的信息），退出瀏覽器，并打開Javalog.txt 文件。你將會(huì)發(fā)現(xiàn)類似于下列行的信息：

        1000 things constructed

        0 things finalized

正如你能夠看到的那樣，建立了1,000個(gè)對(duì)象仍然沒有迫使垃圾回收器開始回收空間，即使在 Applet 退出時(shí)也沒有對(duì)象被使用。

現(xiàn)在，刪除在stop() 方法第一行中的注釋符以起用System.gc() 方法。再次編譯并運(yùn)行該 Applet ，等待 Applet 完成運(yùn)行，并退出瀏覽器。當(dāng)你再次打開Javalog.txt 文件，你將看到下列行：

        1000 things constructed

        963 things finalized

這次，垃圾回收器認(rèn)為大多數(shù)對(duì)象未被使用，并將它們回收。按順序，當(dāng)垃圾回收器開始釋放這些對(duì)象的內(nèi)存時(shí)，JVM 調(diào)用它們的finalize() 方法。

繼承finalize()?

順便，如果你在類中定義了finalize() ，它將不會(huì)自動(dòng)調(diào)用基類中的方法。在我們討論了finalize() 與 C++ 的析構(gòu)函數(shù)的不同點(diǎn)后，對(duì)這個(gè)結(jié)論不會(huì)驚訝，因?yàn)闉槟硞€(gè)類定制的清除代碼另一個(gè)類不一定會(huì)需要。

如果你決定要通過派生一個(gè)類的finalize() 方法來調(diào)用基類中的finalize() 方法，你可以象其他繼承方法一樣處理。

        protected void finalize()

        {

          super.finalize();

          // other finalization code...

        }

除了允許你控制是否執(zhí)行清除操作外，這個(gè)技術(shù)還使你可以控制當(dāng)前類的finalize() 方法何時(shí)執(zhí)行。

結(jié)論

然而有益的是，Java 的自動(dòng)垃圾回收器不會(huì)失去平衡。作為便利的代價(jià)，你不得不放棄對(duì)系統(tǒng)資源釋放的控制。不象 C++ 中的析構(gòu)函數(shù)，Java Applet 不會(huì)自動(dòng)執(zhí)行你的類中的finalize() 方法。事實(shí)上，如果你正在使用 Java 1.0，即使你試圖強(qiáng)制它調(diào)用finalize() 方法，也不能確保將調(diào)用它。

因此，你不應(yīng)當(dāng)依靠finalize() 來執(zhí)行你的 Applet 和應(yīng)用程序的資源清除工作。取而代之，你應(yīng)當(dāng)明確的清除那些資源或創(chuàng)建一個(gè)try...finally 塊（或類似的機(jī)制）來實(shí)現(xiàn)。

列表 A: final_things.java

import java.applet.*;

import java.awt.*;

class thing

{

  public static int thingcount = 0;

  public static int thingfinal = 0;

  public thing()

  {

    ++thingcount;

  }

  protected void finalize()

  {

    ++thingfinal;

  }

}

public class final_things extends Applet

{

  public final_things()

  {

  }

  public String getAppletInfo()

  {

    return "Name: final_thing\r\n" +

           "Author: Tim Gooch\r\n" +

           "Created with Microsoft " +

           "Visual J++ Version 1.1";

  }

  public void init()

  {

      resize(320, 240);

  }

  public void destroy()

  {

  }

  public void paint(Graphics g)

  {

    g.drawString("Created with Microsoft" +

      "Visual J++ Version 1.1", 10, 20);

  }

  public void start()

  {

    while(thing.thingfinal < 1)

    {

      new thing();

    }

  }

  public void stop()

  {

    // System.gc();

    System.out.println(thing.thingcount +

      " things constructed");

    System.out.println(thing.thingfinal +

      " things finalized");

  }

}

轉(zhuǎn)自：http://www.microsoft.com/china/msdn/archives/technic/develop/vj/0515c.asp