条目8：避免使用终结方法和清理方法

什么是终结方法（finalizer）和清理方法（cleaner）？

终结方法（finalizer）：

• 是 Object 类的一个方法：protected void finalize()，可以由子类重写。（Java9开始已经弃用，但是Java类库仍在使用）
• 它在垃圾收集器（Garbage Collector）将对象回收之前调用，用来释放资源或执行清理操作。

清理方法（cleaner）：

• 是 Java 9 引入的 java.lang.ref.Cleaner 类，作为更现代的替代方案。
• 它提供了一种注册清理任务的机制，当对象被垃圾回收时，清理任务会被执行。

为什么要避免使用终结方法和清理方法？

1. 性能问题

   • 垃圾回收性能影响：

     使用终结方法的对象会变得更昂贵，GC需要额外跟踪这些对象并保证调用其 finalize 方法，这可能显著影响GC的性能。

   • 不确定性：

     终结方法的调用时间由垃圾回收器决定，可能导致资源回收延迟。例如，文件句柄或数据库连接可能长时间未释放，影响系统性能。

2. 不可预测性

   • 不保证被调用：

     虽然 Java 的垃圾回收器会尝试调用终结方法，但这不是强制的。如果 JVM 退出，未调用的终结方法将永远不会执行。

   • 调用顺序不明确：

     如果多个对象之间有依赖关系，终结方法的调用顺序无法保证，可能引发程序错误。

3. 引发潜在的安全问题

   • 终结方法可能被恶意子类重写，构造破坏性的行为（例如，复活对象）。

   • 攻击者可以利用终结方法重新获取权限或篡改系统状态。

4. 可以用更好的方式代替

   • 许多终结方法的应用场景（如释放非内存资源）可以通过 try-with-resources 或显式的 close() 方法更优雅、安全地处理。

推荐代替方式

1. 使用 try-with-resources，只需要实现 AutoCloseable 接口

   class Resource implements AutoCloseable {
       @Override
       public void close() {
           System.out.println("Resource closed");
       }
   }
   
   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           try (Resource resource = new Resource()) {
               System.out.println("Using resource");
           }
       }
   }
   

2. 显式关闭资源，对于需要显式管理的资源（例如文件、数据库连接），确保在使用完后调用 close() 方法

   FileInputStream fileInputStream = null;
   try {
       fileInputStream = new FileInputStream("file.txt");
       // 使用文件
   } catch (IOException e) {
       e.printStackTrace();
   } finally {
       if (fileInputStream != null) {
           try {
               fileInputStream.close();
           } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
   }
   

3. 使用 Cleaner它也继承了终结方法的许多缺点，因此只在特殊情况下使用。

   import java.lang.ref.Cleaner;
   
   public class CleanerExample {
       private static final Cleaner cleaner = Cleaner.create();
   
       static class Resource implements Runnable {
           @Override
           public void run() {
               System.out.println("Cleaning up resource...");
           }
       }
   
       public static void main(String[] args) {
           Object obj = new Object();
           cleaner.register(obj, new Resource());
           // 后续操作
       }
   }
   

什么时候适合使用终结方法或清理方法

1. 作为安全网，终结方法或清理方法可以作为最后的“安全网”，用于检测开发者的疏忽，例如，可以在终结方法中记录未被正确关闭的资源以供调试。

   @Override
   protected void finalize() throws Throwable {
       try {
           if (resourceNotClosed) {
               System.err.println("Resource not closed properly!");
           }
       } finally {
           super.finalize();
       }
   }
   

2. 清理本地代码分配的内存，监控或记录对象的生命周期。