JVM Finalizer线程踩坑记录

一、finalize方法是对象回收前的唯一自我救赎机会

JVM进行GC时,首先使用可达性分析算法,找出不在GC Roots引用链上的对象,这时进行一次标记(标记出需要回收的对象)并筛选(对需要回收对象进行筛选),筛选条件就是是否有必要执行finalize方法。当对象没有覆盖或已执行过finalize方法,则没有必要执行;否则,将对象放到由JVM创建的Finalizer线程维护的F-Queue(java.lang.ref.Finalizer.ReferenceQueue)队列中,Finalizer线程会遍历执行队列中对象的finalize方法,只有当F-Queue中对象finalize执行完成后,并且下次GC时可达性分析不再GC Roots的引用链上,则这些对象占用的内存才能被真正回收。重写finalize方法可以方便我们去重新建立对象的引用关系,避免被回收。

二、多线程环境重写对象的finalize方法

由于Finalizer线程优先级相较于普通线程优先级要低,而根据Java的抢占式线程调度策略,优先级越低的线程,分配CPU的机会越少,因此当多线程创建重写finalize方法的对象时,Finalizer可能无法及时执行finalize方法,Finalizer线程处理对象的速度小于创建对象的速度时,会造成F-Queue越来越大,JVM内存无法及时释放,造成频繁的Young GC,然后是Full GC,乃至最终的OutOfMemoryError。

三、代理池项目Finalizer线程踩坑记录

我的个人爬虫代理池项目中使用多线程+Socket进行代理的有效性检测,代码如下:

protected static boolean proxyAvailable(Proxy proxy) {
        Socket socket = null;
        if (proxy != null) {
            try {
                if (ProxyUtil.isBasedHttp(proxy)) {
                    socket = new Socket();
                } else {
                    socket = (SSLSocket) ((SSLSocketFactory)SSLSocketFactory.getDefault()).createSocket();
                }
                socket.connect(new InetSocketAddress(proxy.getHost(), proxy.getPort()), 3000);
                return true;
            } catch (IOException e) {
                // do nothing.
            } finally {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                }
            }
        }
        return false;
    }

代理池跑了一段时间,发现可用代理越来越少,看了下GC情况,发现JVM进行了上千次的Full GC,而且堆内存基本上占满了,于是就导出了Javacore和dump分析,在dump里发现Finalizer线程持有的java.lang.ref.Finalizer.ReferenceQueue里全是java.net.SocksSocketImpl的对象,所以就把目光投在了上面这一段代码,跟踪Socket的源代码,发现在创建Socket实例的时候,会调用这个方法

    /**
     * Sets impl to the system-default type of SocketImpl.
     * @since 1.4
     */
    void setImpl() {
        if (factory != null) {
            impl = factory.createSocketImpl();
            checkOldImpl();
        } else {
            // No need to do a checkOldImpl() here, we know it's an up to date
            // SocketImpl!
            impl = new SocksSocketImpl();
        }
        if (impl != null)
            impl.setSocket(this);
    }

这里创建了SocksSocketImpl对象,是系统默认的SocketImpl实现类,而SocksSocketImpl的父类java.net.PlainSocketImpl.PlainSocketImpl的父类java.net.AbstractPlainSocketImpl重写了finalize方法,在方法里调用close方法:

    /**
     * Cleans up if the user forgets to close it.
     */
    protected void finalize() throws IOException {
        close();
    }

所以,到这里,问题就可以定位了,多线程环境下,代理检测代码执行完成后,Socket对象被回收,但是,因为JVM在回收对象之前,需要对象的父类的终止逻辑也要被执行,因此,在回收SocksSocketImpl对象时需要先执行AbstractPlainSocketImpl的finalize方法,我们上面也说了,Finalizer线程执行优先级低于普通线程,而代理池工程有140个有效性检测线程,对象销毁速度赶不上对象的创建速度,因此,F-Queue越来越大,JVM疯狂GC,系统越来越不可用。

四、代理池优化方案

待定,后续补充

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