说一说 final、finally、 finalize 有什么区别?

简介: 我是小假 期待与你的下一次相遇 ~


典型回答

final可以用来修饰类、方法、变量,分别有不同的意义,final修饰的class代表不可以继承扩展,final的变量是不可以修改的,而final的方法也是不可以重写的(override)。

finally则是Java保证重点代码一定要被执行的一种机制。我们可以使用try-finally或者try-catch-finally来进行类似关闭JDBC连接、保证unlock锁等动作。

finalize是基础类java.lang.Object的一个方法,它的设计目的是保证对象在被垃圾收集前完成特定资源的回收。finalize机制现在已经不推荐使用,并且在JDK 9开始被标记为deprecated。

考点分析

这是一个非常经典的Java基础问题,我上面的回答主要是从语法和使用实践角度出发的,其实还有很多方面可以深入探讨,面试官还可以考察你对性能、并发、对象生命周期或垃圾收集基本过程等方面的理解。

推荐使用final关键字来明确表示我们代码的语义、逻辑意图,这已经被证明在很多场景下是非常好的实践,比如:

  • 我们可以将方法或者类声明为final,这样就可以明确告知别人,这些行为是不许修改的。

如果你关注过Java核心类库的定义或源码, 有没有发现java.lang包下面的很多类,相当一部分都被声明成为final class?在第三方类库的一些基础类中同样如此,这可以有效避免API使用者更改基础功能,某种程度上,这是保证平台安全的必要手段。

  • 使用final修饰参数或者变量,也可以清楚地避免意外赋值导致的编程错误,甚至,有人明确推荐将所有方法参数、本地变量、成员变量声明成final。
  • final变量产生了某种程度的不可变(immutable)的效果,所以,可以用于保护只读数据,尤其是在并发编程中,因为明确地不能再赋值final变量,有利于减少额外的同步开销,也可以省去一些防御性拷贝的必要。

final也许会有性能的好处,很多文章或者书籍中都介绍了可在特定场景提高性能,比如,利用final可能有助于JVM将方法进行内联,可以改善编译器进行条件编译的能力等等。坦白说,很多类似的结论都是基于假设得出的,比如现代高性能JVM(如HotSpot)判断内联未必依赖final的提示,要相信JVM还是非常智能的。类似的,final字段对性能的影响,大部分情况下,并没有考虑的必要。

从开发实践的角度,我不想过度强调这一点,这是和JVM的实现很相关的,未经验证比较难以把握。我的建议是,在日常开发中,除非有特别考虑,不然最好不要指望这种小技巧带来的所谓性能好处,程序最好是体现它的语义目的。如果你确实对这方面有兴趣,可以查阅相关资料,我就不再赘述了,不过千万别忘了验证一下。

对于finally,明确知道怎么使用就足够了。需要关闭的连接等资源,更推荐使用Java 7中添加的try-with-resources语句,因为通常Java平台能够更好地处理异常情况,编码量也要少很多,何乐而不为呢。

另外,我注意到有一些常被考到的finally问题(也比较偏门),至少需要了解一下。比如,下面代码会输出什么?

try {
  // do something
  System.exit(1);
} finally{
  System.out.println(“Print from finally”);
}

image.gif

上面finally里面的代码可不会被执行的哦,这是一个特例。

对于finalize,我们要明确它是不推荐使用的,业界实践一再证明它不是个好的办法,在Java 9中,甚至明确将Object.finalize()标记为deprecated!如果没有特别的原因,不要实现finalize方法,也不要指望利用它来进行资源回收。

为什么呢?简单说,你无法保证finalize什么时候执行,执行的是否符合预期。使用不当会影响性能,导致程序死锁、挂起等。

通常来说,利用上面的提到的try-with-resources或者try-finally机制,是非常好的回收资源的办法。如果确实需要额外处理,可以考虑Java提供的Cleaner机制或者其他替代方法。接下来,我来介绍更多设计考虑和实践细节。

知识扩展

1.注意,final不是immutable!

我在前面介绍了final在实践中的益处,需要注意的是, final并不等同于immutable,比如下面这段代码:

final List<String> strList = new ArrayList<>();
 strList.add("Hello");
 strList.add("world");
 List<String> unmodifiableStrList = List.of("hello", "world");
 unmodifiableStrList.add("again");

image.gif

final只能约束strList这个引用不可以被赋值,但是strList对象行为不被final影响,添加元素等操作是完全正常的。如果我们真的希望对象本身是不可变的,那么需要相应的类支持不可变的行为。在上面这个例子中, List.of方法 创建的本身就是不可变List,最后那句add是会在运行时抛出异常的。

Immutable在很多场景是非常棒的选择,某种意义上说,Java语言目前并没有原生的不可变支持,如果要实现immutable的类,我们需要做到:

  • 将class自身声明为final,这样别人就不能扩展来绕过限制了。
  • 将所有成员变量定义为private和final,并且不要实现setter方法。
  • 通常构造对象时,成员变量使用深度拷贝来初始化,而不是直接赋值,这是一种防御措施,因为你无法确定输入对象不被其他人修改。
  • 如果确实需要实现getter方法,或者其他可能会返回内部状态的方法,使用copy-on-write原则,创建私有的copy。

这些原则是不是在并发编程实践中经常被提到?的确如此。

关于setter/getter方法,很多人喜欢直接用IDE一次全部生成,建议最好是你确定有需要时再实现。

2.finalize真的那么不堪?

前面简单介绍了finalize是一种已经被业界证明了的非常不好的实践,那么为什么会导致那些问题呢?

finalize的执行是和垃圾收集关联在一起的,一旦实现了非空的finalize方法,就会导致相应对象回收呈现数量级上的变慢,有人专门做过benchmark,大概是40~50倍的下降。

因为,finalize被设计成在对象 被垃圾收集前 调用,这就意味着实现了finalize方法的对象是个“特殊公民”,JVM要对它进行额外处理。finalize本质上成为了快速回收的阻碍者,可能导致你的对象经过多个垃圾收集周期才能被回收。

有人也许会问,我用System.runFinalization()告诉JVM积极一点,是不是就可以了?也许有点用,但是问题在于,这还是不可预测、不能保证的,所以本质上还是不能指望。实践中,因为finalize拖慢垃圾收集,导致大量对象堆积,也是一种典型的导致OOM的原因。

从另一个角度,我们要确保回收资源就是因为资源都是有限的,垃圾收集时间的不可预测,可能会极大加剧资源占用。这意味着对于消耗非常高频的资源,千万不要指望finalize去承担资源释放的主要职责,最多让finalize作为最后的“守门员”,况且它已经暴露了如此多的问题。这也是为什么我推荐, 资源用完即显式释放,或者利用资源池来尽量重用

finalize还会掩盖资源回收时的出错信息,我们看下面一段JDK的源代码,截取自java.lang.ref.Finalizer

private void runFinalizer(JavaLangAccess jla) {
 //  ... 省略部分代码
 try {
    Object finalizee = this.get();
    if (finalizee != null && !(finalizee instanceof java.lang.Enum)) {
       jla.invokeFinalize(finalizee);
       // Clear stack slot containing this variable, to decrease
       // the chances of false retention with a conservative GC
       finalizee = null;
    }
  } catch (Throwable x) { }
    super.clear();
 }

image.gif

结合我上期专栏介绍的异常处理实践,你认为这段代码会导致什么问题?

是的,你没有看错,这里的 Throwable是被生吞了的! 也就意味着一旦出现异常或者出错,你得不到任何有效信息。况且,Java在finalize阶段也没有好的方式处理任何信息,不然更加不可预测。

3.有什么机制可以替换finalize吗?

Java平台目前在逐步使用java.lang.ref.Cleaner来替换掉原有的finalize实现。Cleaner的实现利用了幻象引用(PhantomReference),这是一种常见的所谓post-mortem清理机制。我会在后面的专栏系统介绍Java的各种引用,利用幻象引用和引用队列,我们可以保证对象被彻底销毁前做一些类似资源回收的工作,比如关闭文件描述符(操作系统有限的资源),它比finalize更加轻量、更加可靠。

吸取了finalize里的教训,每个Cleaner的操作都是独立的,它有自己的运行线程,所以可以避免意外死锁等问题。

实践中,我们可以为自己的模块构建一个Cleaner,然后实现相应的清理逻辑。下面是JDK自身提供的样例程序:

public class CleaningExample implements AutoCloseable {
        // A cleaner, preferably one shared within a library
        private static final Cleaner cleaner = <cleaner>;
        static class State implements Runnable {
            State(...) {
                // initialize State needed for cleaning action
            }
            public void run() {
                // cleanup action accessing State, executed at most once
            }
        }
        private final State;
        private final Cleaner.Cleanable cleanable
        public CleaningExample() {
            this.state = new State(...);
            this.cleanable = cleaner.register(this, state);
        }
        public void close() {
            cleanable.clean();
        }
    }

image.gif

注意,从可预测性的角度来判断,Cleaner或者幻象引用改善的程度仍然是有限的,如果由于种种原因导致幻象引用堆积,同样会出现问题。所以,Cleaner适合作为一种最后的保证手段,而不是完全依赖Cleaner进行资源回收,不然我们就要再做一遍finalize的噩梦了。

我也注意到很多第三方库自己直接利用幻象引用定制资源收集,比如广泛使用的MySQL JDBC driver之一的mysql-connector-j,就利用了幻象引用机制。幻象引用也可以进行类似链条式依赖关系的动作,比如,进行总量控制的场景,保证只有连接被关闭,相应资源被回收,连接池才能创建新的连接。

另外,这种代码如果稍有不慎添加了对资源的强引用关系,就会导致循环引用关系,前面提到的MySQL JDBC就在特定模式下有这种问题,导致内存泄漏。上面的示例代码中,将State定义为static,就是为了避免普通的内部类隐含着对外部对象的强引用,因为那样会使外部对象无法进入幻象可达的状态。



如果小假的内容对你有帮助,请点赞评论收藏。创作不易,大家的支持就是我坚持下去的动力!

image.gif

相关文章
|
6月前
|
存储 安全 Java
|
Java BI 图形学
java实现图片压缩功能
java实现图片压缩功能
1171 0
|
消息中间件 数据库
RabbitMQ消息的重复消费问题如何解决的
RabbitMQ消息的重复消费问题如何解决的
2072 0
|
9月前
|
JSON fastjson Java
FastJson 完全学习指南(初学者从零入门)
摘要:本文是FastJson的入门学习指南,主要内容包括: JSON基础:介绍JSON格式特点、键值对规则、数组和对象格式,以及嵌套结构的访问方式。FastJson是阿里巴巴开源的高性能JSON解析库,具有速度快、功能全、使用简单等优势,并介绍如何引入依赖,如何替换Springboot默认的JackJson。 核心API: 序列化:将Java对象转换为JSON字符串,演示对象、List和Map的序列化方法; 反序列化:将JSON字符串转回Java对象,展示基本对象转换方法;
2920 77
|
3月前
|
存储 IDE Java
【Maven】如何创建/导入Maven项目?手把手教学(包括下载/安装/创建/配置)
Maven是Java项目管理与构建工具,核心功能包括:依赖管理(自动下载jar包、解决版本冲突)、标准化构建(编译、测试、打包、部署)和统一项目结构(跨IDE兼容)。通过pom.xml配置,结合中央仓库与阿里云镜像,大幅提升开发效率。
1014 2
|
8月前
|
人工智能 缓存 自然语言处理
Java与多模态AI:构建支持文本、图像和音频的智能应用
随着大模型从单一文本处理向多模态能力演进,现代AI应用需要同时处理文本、图像、音频等多种信息形式。本文深入探讨如何在Java生态中构建支持多模态AI能力的智能应用。我们将完整展示集成视觉模型、语音模型和语言模型的实践方案,涵盖从文件预处理、多模态推理到结果融合的全流程,为Java开发者打开通往下一代多模态AI应用的大门。
594 41
|
10月前
|
JavaScript Java 微服务
现代化 Java Web 在线商城项目技术方案与实战开发流程及核心功能实现详解
本项目基于Spring Boot 3与Vue 3构建现代化在线商城系统,采用微服务架构,整合Spring Cloud、Redis、MySQL等技术,涵盖用户认证、商品管理、购物车功能,并支持Docker容器化部署与Kubernetes编排。提供完整CI/CD流程,助力高效开发与扩展。
1069 64
|
安全 网络协议 Linux
内网穿透工具Frp
【10月更文挑战第6天】内网穿透工具Frp
2443 67
|
9月前
|
Ubuntu 安全 应用服务中间件
详细指南:配置Nginx服务器在Ubuntu平台上
以上步骤涵盖了基本流程:从软件包管理器获取 Ngnix, 设置系统服务, 调整UFW规则, 创建并激活服务器块(也称作虚拟主机), 并进行了初步优化与加固措施。这些操作都是建立在命令行界面上,并假设用户具有必要权限(通常是root用户)来执行这些命令。每个操作都有其特定原因:例如,设置开机启动确保了即使重启后也能自动运行 Ngnix;而编辑server block则定义了如何处理进入特定域名请求等等。
486 18
|
9月前
|
运维 供应链 小程序
低代码开发平台有哪些:国内外20个低代码平台盘点
在数字化转型背景下,低代码开发平台成为企业应对应用开发瓶颈的关键。本文深入解析国内外20个主流平台,涵盖普元、微软Power Apps、钉钉宜搭等,从集成能力、用户体验、移动端支持、技术实力等维度评估,结合金融、制造、零售等行业落地案例,揭示低代码如何提升开发效率、加速业务创新,并提供选型建议与ROI量化方法,助力企业科学决策。
493 13

热门文章

最新文章