아이템 8. finalizer와 cleaner 사용을 피하라

[Irisation23]

🚨 들어가기에 앞서 객체 소멸자란 무엇인지에 대해 알아보자.

🤔 객체 소멸자란?

• 소멸자는 객체의 수명이 끝나면(객체의 참조가 끝나면) 컴파일러에 의해 자동으로 호출되며, 사용이 끝난 객체를 정리해 준다.
• 소멸자는 인수(인자)를 가지지 않는다.
• 소멸자는 반환값이 없지만 void형으로 선언하지 않는다.
• 객체는 여러개의 생성자를 가질 수 있지만, 소멸자는 단 하나만 가질 수 있다.

하지만 이는 자바에서 생소한 개념이다.
자바에서는 객체의 참조가 끝나면 GC(Garbage Collector)가 활동을 해 객체를 수거 해간다.
finalizer와 cleaner는 자바에서 사용되는 객체 소멸자이다.

🤔 finalizer 메서드란?

• 자원 누수를 방지하기 위해 JVM(Java Virtual Machine)이 실행하는 가비지 컬렉션이 수행 될 때 더 이상 사용하지 않는 자원에 대한 정리 작업을 진행하기 위해 호출되는 종료자 메서드이다.
• 이는 자바의 모든 클래스 최상위 클래스인 Object 클래스의 메서드 중 하나이다.
• JVM은 객체당 한 번만 finalize()메서드 호출을 허용한다.

🤔 cleaner 메서드란?

• Java 9에서는 finalizer가 deprecated 됐고 cleaner가 새로 생겼다.
• cleaner는 별도의 쓰레드를 사용해서 finalizer보다는 덜 위험하지만, 여전히 예측불가하고, 느리며 불필요하다.

🚨 GC 의 활동 범주

1. 익명 객체: 익명 객체는 참조 변수 없이 생성된다. 결과적으로 익명 객체를 만든 후에는 익명 객체를 엑세스 할 수없다.
2. Nulling 참조: 객체가 null 값을 참조하는 경우 null 값만 보유하므로 참조되지 않은 객체로 간주된다.

Foo foo = new Foo();
foo = null;

3. 다른 객체에 대한 참조 할당: 한 객체가 다른 객체에 할당되면 첫 번째 객체는 쓸모가 없으며 참조를 잃은 객체는 쓰레기(가비지 콜렉터의 수거 대상)이 된다.

Foo s1 = new Foo();
Foo s2 = new Foo();
s1 = s2;

가비지 컬렉터는 JVM의 일부이다. 가비지 컬렉터는 모든 객체가 JVM에 의해 저장되는 힙 메모를 확인하여 더이상 필요하지 않은 참조되지 않은 객체를 찾는다. 그리고 해당 객체를 자동으로 파괴한다. 가비지 컬렉터는 객체를 소멸시키기 전에 활동 정리를 위해 finalize() 메서드를 호출한다.

그렇다면 정리활동이란 무엇일까?

정리 작업은 객체가 소멸되기 전에 객체에서 사용중인 모든 리소스를 닫는 프로세스이다.
모든 객체에서 사용할 수 있는 리소스는 데이터베이스 연결, 네트워크 연결 등이 있다.
이러한 리소스를 해제하고 GC는 정리 작업을 수행한 다음 객체를 삭제한다.

📚 1차 정리

• 가비지 컬렉터는 항상 Java에서 finalize() 메서드를 호출하여 객체를 파괴하기 전에 정리 작업을 수행한다.
• finalize() 메서드를 사용하여 정리활동을 수행하는 이 프로세스를 종료라고 한다.

✨ 자바에서의 객체 수명

🔥 문제점

(1) finalizer와 cleaner는 제때 실행되어야 하는 작업을 보장하지 못한다.

• e.g) 파일 닫기에 finailzer를 사용한다 가정한다면 시스템이 동시에 열 수 있는 파일 개수가 한정되어있다.
• 시스템이 finalizer의 실행을 게을리해서 파일을 열어 둔다면 새로운 파일을 열지 못해 프로그램이 실패 할 수있다.

(2) 인스턴스의 자원 회수가 지연 될 수있다.

(3) 상태를 영구적으로 수정하는 작업에서는 절대 finalizer나 cleaner에 의존해서는 안된다.

• e.g) 데이터베이스 같은 공유 자원의 영구 락(lock) 해제를 finalizer나 cleaner에 맡겨 놓으면 분산 시스템 전체가 서서히 멈출 것이다.

(4) finalizer와 cleaner는 심각한 성능 문제도 야기한다.

• 객체가 필요 없어진 시점 - finalize(또는 cleaner)가 실행되는 시점까지 얼마나 소요될지 예측이 어렵다.
• GC의 효율을 떨어트리게 되므로 객체 생성, 소멸 시간이 많게는 수백배까지 차이가 날 수 있다.

(5) finalizer를 사용한 클래스는 finalizer 공격에 노출되어 보안 문제가 야기된다.

• 생성자나 직렬화 과정에서 예외가 발생하면, 이 생성 되다 만 객체에서 악의적인 하위 클래스의 finalizer가 수행 될 수있다.
• 간단한 참조 예제

(6) ⭐️ JVM에는 가비지 컬렉터의 프로세스를 가지고 있고 GC 호출에 대해 더 잘 알고있다.

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✨ 사용하는 경우

(1) 안전망 역할

• 자원의 소유자가 close()를 호출하지 않는 것에 대비하는 경우
• 늦게나마 회수하는 것이 회수하지 않는 것 보다 낫기 때문

(2) 네이티브 피어와 연결된 객체

🤔 네이티브 피어란?
해당 링크에서 david215의 정리 참조
네이티브 피어는 일반 자바객체가 네이티브 메서드를 통해 기능을 위임한 네이티브 객체를 말한다. 자바 객체가 아니므로 GC는 네이티브 객체의 존재조차 모른다.

public class HelloJNI {

   static {
       System.loadLibrary("native");
   }

   public static native void helloFromC();

   public static void main(String[] args) {
       helloFromC();
   }
}

• C/C++ 이나 어셈블리 프로그램을 컴파일한 기계어 프로그램이자, GC가 존재를 알지 못하는 리소스
• 단, 성능 저하를 감당할 수 있고, 네이티브 피어가 심각한 자원을 가지고 있지 않는 경우에 사용.

📚 핵심 정리

• cleaner(자바 8까지는 finalizer)는 안전망 역할이나 중요하지 않은 네이티브 자원 회수 용으로만 사용하자
• 그러나 이 경우도 불확실성과 성능 저하에 주의하자.
• @coalong 님이 정리 해 주신 AutoCloseable을 구현해서 사용하자.

[Irisation23]

@chikeem90 님이 말씀해 주신대로 해석에 오류가 있을 수 있다고 판단 되어서 작게나마 정리해 봅니다.

• 객체가 필요 없어진 시점 - finalizer(또는 cleaner)가 실행되는 시점까지 얼마나 소요될지 예측이 어렵다.
• GC의 효율을 떨어트리게 되므로 객체 생성, 소멸 시간이 많게는 수백배까지 차이가 날 수 있다.
• GC의 효율이 떨어지게 되는 이유로는 finalize() 를 메서드를 강제하게 된다면 GC의 객체 수거 알고리즘이 어긋날 수 있다는 생각이 듭니다.

• (6) ⭐️ JVM에는 가비지 컬렉터의 프로세스를 가지고 있고 GC 호출에 대해 더 잘 알고있다.
• GC 프로세스를 건드리게 되는것이 바로 finalize() 를 오버라이드 하게되는 경우라고 판단이 됩니다. 그리고 과연 객체 수거 시점을 보장할 수 없는 해당 메서드의 행위가 가비지 컬렉터의 프로세스가 동작하는 방식보다 빠르다는 것을 보장 할 수 없다 정도로 이해 했습니다.

[chikeem90]

@bunsung92 님
오,, 저도 좀 서칭해보고 다시 얘기해보려고,, 코멘트 지웠는데,, ㅎㅎ;
정리 감사합니다

[chikeem90]

https://stackoverflow.com/a/2860192

stackoverflow에도 유사하게 써있네요

[Irisation23]

https://github.com/orgs/cs-collections/discussions/12

해당 부분이 GC를 조금 연구한 부분인데 혹시 GC에 대한 작은(?) 궁금증이 생긴다면 같이 읽어보면 도움이 되지 않을까 남겨봅니다.

[JoisFe]

참 GC만 나오면 어렵네요 ㅎㅎ
#15 다 쓴 객체 참조를 해제하라 라는 주제에서 다 쓴 객체를 null로 두는 이유가
GC의 활동 범주의 2.Nulling 참조: 객체가 null 값을 참조하는 경우 null 값만 보유하므로 참조되지 않은 객체로 간주된다.
때문이군요..

아이템 뒷부분을 읽으면 이 전 아이템이 더 이해가 잘 되는 부분이 있는 것 같아요.

또한 finalizer, cleaner에 대해 거의 알지 못하였는데 이번 정리 내용을 통해 알게되어 매우 유익했습니다.
감사합니다.