[Java] Object 클래스의 finalize() 메서드

출처

ChatGPT

 

시작하면서

ChatGPT에게 Object 클래스에 대해 질문했더니 finalize() 에 대한 메서드만 설명하지 않아서 질문하고 받은 답변

 

내가 한 질문

Object 클래스를 설명해주는 글에서 왜 finalize() 메소드에 대해서는 설명해주지 않았어? finalize() 메소드는 Object 클래스의 기본 메서드는 아닌거야?

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finalize() 메소드는 Object 클래스에 정의된 메서드 중 하나이다. 하지만 자바에서 finalize() 메서드는 메모리 관리와 관련된 기능을 제공하며, 그 사용이 점차 권장되지 않기 때문에 앞서 설명하지 않았을 수 있다. 아래에 finalize() 메서드에 대한 자세한 설명을 제공하겠다.

 

finalize() 메서드

finalize() 메서드는 자바의 Object 클래스에 정의된 메서드로, 객체가 가비지 컬렉션에 의해 수집되기 전에 호출된다. 이 메서드는 자원이 해제되거나 종료 작업을 수행하는 데 사용될 수 있다.

 

주요 특징 및 사용 방법

목적

finalize() 메서드는 객체가 가비지 컬렉션에 의해 수집되기 전에 호출되며, 객체가 소유한 자원을 정리하거나 종료 작업을 수행하는 데 사용된다.

 

정의

protected void finalize() throws Throwable {
    try {
        // 객체가 가비지 컬렉션에 의해 수집되기 전에 정리 작업을 수행
    } finally {
        super.finalize(); // 부모 클래스의 finalize() 메서드를 호출
    }
}

 

 

제한 사항

 

• finalize() 메서드의 호출 시점은 자바 가상 머신(JVM)에 의해 결정되며, 가비지 컬렉션이 실행될 때까지 지연될 수 있다. 따라서, 자원 해제 작업이 시급한 경우 finalize() 메서드를 의존하는 것은 적절하지 않다.
• finalize() 메서드는 예측 가능한 동작을 보장하지 않으므로, 자원 관리에는 주의가 필요하다.

 

 

대체 방법

자원 해제 및 정리 작업을 수행할 때는 try-with-resources 구문과 AutoCloseable 인터페이스를 사용하는 것이 권장된다. 이는 자원을 명시적으로 관리하고, 예측 가능한 시점에 자원 해제를 보장한다.

 

예시

public class Resource {
    private FileInputStream fileInputStream;

    public Resource(String fileName) throws FileNotFoundException {
        fileInputStream = new FileInputStream(fileName);
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        try {
            if (fileInputStream != null) {
                fileInputStream.close(); // 자원 해제
            }
        } finally {
            super.finalize();
        }
    }
}

 

이 예제는 Resource 클래스가 FileInputStream을 사용하고 있으며, finalize() 메서드를 오버라이드하여 객체가 가비지 컬렉션에 의해 수집되기 전에 fileInputStream을 닫는 예를 보여준다.

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라고 알려줘서 다시 질문했다.

 

꼬리 질문

Object 클래스의 finalize() 메소드는 쓰지 않는 게 권장된다고 알고 있는데, 예시를 알려줬네?

 

finalize() 메소드를 사용하지 말라는 권장 사항도 말 안해주고, 사용하는 예시를 알려주면 나는 finalize()를 사용해도 되는 줄 알텐데, 나는 너의 답변에 심기가 불편하다.라는 의미까지는 ChatGPT가 읽지 못한 듯 하다.

 

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맞다, finalize() 메서드는 현재 자바에서는 사용하지 않는 것이 권장다. 자바의 finalize() 메서드는 객체가 가비지 컬렉션에 의해 수집되기 전에 호출되어 자원 해제를 시도하는 메서드다. 그러나 finalize() 메서드는 다음과 같은 이유로 권장되지 않다

 

finalize() 메서드 사용의 문제점

1. 예측 불가능한 호출 시점

finalize() 메서드의 호출 시점은 가비지 컬렉터에 의해 결정되며, 이는 예측 불가능하다. 객체가 언제 수집될지 알 수 없으므로, 자원이 즉시 해제되어야 할 경우 문제가 될 수 있다.

 

2. 성능 문제

finalize() 메서드의 실행은 가비지 컬렉션 과정에서 추가적인 비용을 발생시키며, 이로 인해 성능이 저하될 수 있다. 특히, 자주 호출되는 finalize() 메서드는 시스템 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다.

 

3. 자원 누수 가능성

finalize() 메서드는 객체가 가비지 컬렉션에 의해 수집되기 전에 호출되지만, 객체가 필요로 하는 자원(예: 파일 핸들, 데이터베이스 연결 등)을 항상 적시에 해제하지 않을 수 있다. 이는 자원 누수로 이어질 수 있다.

 

4. 비동기적 자원 해제

자원 해제 작업이 비동기적으로 이루어지기 때문에, 자원이 필요로 하는 시점에 이미 해제되지 않았을 수 있다. 이는 시스템의 예측 가능성을 낮추고, 오류를 유발할 수 있다.

 

대안

try-with-resources 구문

자원 관리에는 try-with-resources 구문과 AutoCloseable 인터페이스를 사용하는 것이 권장된다. 이 구문은 자원을 명시적으로 열고, 블록이 끝나면 자동으로 자원을 닫아준다. 이는 자원 해제를 더 명확하고 예측 가능하게 만든다.

try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("file.txt")) {
    // 파일 처리 작업
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
// FileInputStream이 자동으로 닫힘

 

try-finally 블록

try-finally 블록을 사용하여 명시적으로 자원을 닫는 방법도 있다.

FileInputStream fileInputStream = null;
try {
    fileInputStream = new FileInputStream("file.txt");
    // 파일 처리 작업
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (fileInputStream != null) {
        try {
            fileInputStream.close(); // 자원 해제
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

결론

finalize() 메서드는 자바의 초기 버전에서는 자원 해제 및 정리 작업을 위한 방법으로 사용되었지만, 현재는 권장되지 않는 방법이다. 대신 try-with-resources 구문이나 try-finally 블록을 사용하여 자원을 안전하고 명확하게 관리하는 것이 좋다. 자바 9부터는 finalize() 메서드가 Deprecated(사용 중단 예정)으로 표시되었으며, 자원의 명시적인 해제는 다른 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

 

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ChatGPT의 출처

 

• Java SE Documentation - Object Class
  • 자바의 Object 클래스와 finalize() 메서드에 대한 공식 문서입니다.

protected void finalize() throws Throwable

Called by the garbage collector on an object when garbage collection determines that there are no more references to the object. A subclass overrides the finalize method to dispose of system resources or to perform other cleanup.

가비지 수집에서 개체에 대한 참조가 더 이상 없다고 판단할 때 개체에 대한 가비지 수집기에 의해 호출됩니다. 서브클래스는 finalize 메서드를 재정의하여 시스템 리소스를 삭제하거나 다른 정리를 수행합니다.

The general contract of finalize is that it is invoked if and when the Java™ virtual machine has determined that there is no longer any means by which this object can be accessed by any thread that has not yet died, except as a result of an action taken by the finalization of some other object or class which is ready to be finalized. The finalize method may take any action, including making this object available again to other threads; the usual purpose of finalize, however, is to perform cleanup actions before the object is irrevocably discarded. For example, the finalize method for an object that represents an input/output connection might perform explicit I/O transactions to break the connection before the object is permanently discarded.

finalize의 일반적인 계약은 작업의 결과를 제외하고 아직 종료되지 않은 스레드에서 이 객체에 액세스할 수 있는 수단이 더 이상 없다고 Java™ 가상 머신이 판단한 경우 호출된다는 것입니다. 마무리될 준비가 된 다른 객체나 클래스의 마무리에 의해 취해집니다. finalize 메소드는 이 개체를 다른 스레드에서 다시 사용할 수 있도록 하는 등 모든 작업을 수행할 수 있습니다. 그러나 마무리의 일반적인 목적은 객체가 취소 불가능하게 삭제되기 전에 정리 작업을 수행하는 것입니다. 예를 들어, 입력/출력 연결을 나타내는 개체에 대한 finalize 메서드는 개체가 영구적으로 삭제되기 전에 연결을 끊기 위해 명시적 I/O 트랜잭션을 수행할 수 있습니다.

The finalize method of class Object performs no special action; it simply returns normally. Subclasses of Object may override this definition.

Object 클래스의 finalize 메서드는 특별한 작업을 수행하지 않습니다. 단순히 정상적으로 반환됩니다. 개체의 하위 클래스는 이 정의를 재정의할 수 있습니다.

The Java programming language does not guarantee which thread will invoke the finalize method for any given object. It is guaranteed, however, that the thread that invokes finalize will not be holding any user-visible synchronization locks when finalize is invoked. If an uncaught exception is thrown by the finalize method, the exception is ignored and finalization of that object terminates.

자바 프로그래밍 언어는 어떤 스레드가 특정 객체에 대해 finalize 메소드를 호출할지 보장하지 않습니다. 그러나 finalize를 호출하는 스레드는 finalize가 호출될 때 사용자가 볼 수 있는 동기화 잠금을 보유하지 않는다는 것이 보장됩니다. finalize 메서드에서 포착되지 않은 예외가 발생하면 해당 예외는 무시되고 해당 객체의 종료가 종료됩니다.

After the finalize method has been invoked for an object, no further action is taken until the Java virtual machine has again determined that there is no longer any means by which this object can be accessed by any thread that has not yet died, including possible actions by other objects or classes which are ready to be finalized, at which point the object may be discarded.

개체에 대해 finalize 메서드가 호출된 후에는 가능한 작업을 포함하여 아직 종료되지 않은 스레드에서 이 개체에 액세스할 수 있는 수단이 더 이상 없다고 Java Virtual Machine이 다시 결정할 때까지 추가 작업이 수행되지 않습니다. 마무리될 준비가 된 다른 객체나 클래스에 의해, 이 시점에서 객체는 폐기될 수 있습니다.

The finalize method is never invoked more than once by a Java virtual machine for any given object.

finalize 메소드는 특정 객체에 대해 자바 가상 머신에서 두 번 이상 호출되지 않습니다.

Any exception thrown by the finalize method causes the finalization of this object to be halted, but is otherwise ignored.

finalize 메서드에서 예외가 발생하면 이 객체의 종료가 중단되지만 그 외에는 무시됩니다.

 

• "Effective Java" by Joshua Bloch
  • 자바 프로그래밍의 모범 사례를 다루는 책으로, finalize() 메서드의 사용과 대체 방법에 대한 설명이 포함되어 있습니다.

집에 책이 있다.

아이템 8 finalizer와 cleaner의 사용을 피하라

...
finalizer는 예측할 수 없고, 상황에 따라 위험할 수 있어 일반적으로 불필요하다. 오동작, 낮은 성능, 이식성 문제의 원인이 되기도 한다. finalizer는 난름의 쓰임새가 몇가지 있긴 하지만(이번 아이템에서 다룬다) 기본적으로 '쓰지 말아야'한다. 그래서 자바 9에서는 finalizer를 사용 자제(deprecatedd) API로 지정하고 cleaner를 그 대안으로 소개했다.(하지만 자바 라이브러리에서도 finalizer를 여전히 사용한다.)
...
finalizer와 cleaner는 즉시 수행된다는 보장이 없다[JLS, 12.6] 객체에 접근할 수 없게 된 후 finalizer나 cleaner가 실행되기까지 얼마나 걸릴지 앙ㄹ 수 없다. 즉, finalizer와 cleaner로는 제때 실행되어야 하는 작업은 절대 할 수 없다. ...

자바 언어 명세는 finalizer나 cleaner의 수행 시점뿐 아니라 수행 여부조차 보장하지 않는다. 접근할 수 없는 일부 객체에 딸린 종료 작업을 전혀 수행하지 못한 채 프로그램이 중단될 수도 있다는 얘기다. 따라서 프로그램 생애주기와 상관없는, 상태를 영구적으로 수정하는 작업에서는 절대 finalizer와 cleaner에 의존해서는 안된다. ...

finalizer와 cleaner는 심각한 성능 문제도 동반한다. 내 컴퓨터에서 간단한 AutoCloseable 객체를 생성하고 가비지 컬렉터가 수거하기까지 12ns가 걸린 반면(try-with-resource로 자신을 닫도록 했다), finalizer를 사용하면 550ns가 걸렸다. 다시 말해 finalizer를 사용한 객체를 생성하고 파괴하니 50배나 느렸다....
 
finalizer를 사용한 클래스는 finalizer 공격에 노출되어 심각한 보안 문제를 일으킬 수 있다. finalizer 공격 원리는 간단하다. 생성자나 직렬화 과정(readObject와 readResolove 메서드, 12장 참조)에서 예외가 발생하며, 이 생ㅇ성되다 만 객체에서 악의적인 하위 클래스가 finalizer가 수행될 수 있게 된다. 있어서는 안 될 일이다. 이 finalizer는 정적 필드에 자신의 참조를 할당하여 가비지 컬렉터가 수집하지 못하게 막을 수 있다. ...

그렇다면 파일이나 스러드 등 종료해야 할 자원을 담고 있는 객체의 클래스에서 finalizer나 cleaner를 대신해줄 묘안은 무엇일까? 그저 AutoCloseable을 구현해주고, 클라이언틍서 인스턴스를 다 쓰고 나면 close 메서드를 호출하면 된다....

 

• Java Concurrency in Practice by Brian Goetz
  • 자바의 동시성 및 자원 관리에 대한 심층적인 설명을 제공하는 책입니다.
• Java Platform, Standard Edition 9 Documentation
  • 자바 9에서 finalize() 메서드가 Deprecated으로 표시된 공식 문서.

@Deprecated(since="9") protected void finalize​() throws Throwable

Deprecated. The finalization mechanism is inherently problematic. Finalization can lead to performance issues, deadlocks, and hangs. Errors in finalizers can lead to resource leaks; there is no way to cancel finalization if it is no longer necessary; and no ordering is specified among calls to finalize methods of different objects. Furthermore, there are no guarantees regarding the timing of finalization. The finalize method might be called on a finalizable object only after an indefinite delay, if at all. Classes whose instances hold non-heap resources should provide a method to enable explicit release of those resources, and they should also implement AutoCloseable if appropriate. The Cleaner and PhantomReference provide more flexible and efficient ways to release resources when an object becomes unreachable.

더 이상 사용되지 않습니다. 마무리 메커니즘은 본질적으로 문제가 있습니다. 마무리 작업을 수행하면 성능 문제, 교착 상태 및 중단이 발생할 수 있습니다. 종료자의 오류로 인해 리소스 누출이 발생할 수 있습니다. 더 이상 필요하지 않은 경우 마무리를 취소할 수 있는 방법이 없습니다. 다양한 개체의 메서드를 마무리하기 위한 호출 간에는 순서가 지정되지 않습니다. 또한 최종 완료 시점에 대한 보장도 없습니다. finalize 메소드는 무기한 지연이 발생한 후에만 종료 가능한 객체에 대해 호출될 수 있습니다. 인스턴스가 힙이 아닌 리소스를 보유하는 클래스는 해당 리소스를 명시적으로 해제할 수 있는 방법을 제공해야 하며, 적절한 경우 AutoCloseable도 구현해야 합니다. Cleaner 및 PhantomReference는 객체에 연결할 수 없을 때 리소스를 해제하는 보다 유연하고 효율적인 방법을 제공합니다.

...
(아래의 내용은 Java SE Documentation - Object Class 의 finalize() 설명과 동일. 위에 해석해 놨음)


API Note:

Classes that embed non-heap resources have many options for cleanup of those resources. The class must ensure that the lifetime of each instance is longer than that of any resource it embeds. 
Reference.reachabilityFence(java.lang.Object)
 can be used to ensure that objects remain reachable while resources embedded in the object are in use.

힙이 아닌 리소스를 포함하는 클래스에는 해당 리소스를 정리하기 위한 다양한 옵션이 있습니다. 클래스는 각 인스턴스의 수명이 포함된 리소스의 수명보다 길도록 보장해야 합니다.  Reference.reachabilityFence(java.lang.Object)  개체에 포함된 리소스를 사용하는 동안 개체에 계속 접근할 수 있도록 하는 데 사용할 수 있습니다.


A subclass should avoid overriding the finalize  method unless the subclass embeds non-heap resources that must be cleaned up before the instance is collected. Finalizer invocations are not automatically chained, unlike constructors. If a subclass overrides finalize it must invoke the superclass finalizer explicitly. To guard against exceptions prematurely terminating the finalize chain, the subclass should use a try-finally  block to ensure super.finalize() is always invoked. For example,

서브클래스가 인스턴스를 수집되기 전에 정리되어야 하는 힙이 아닌 리소스를 포함하지 않는 한, 서브클래스는 finalize 메서드를 재정의하지 않아야 합니다. 종료자 호출은 생성자와 달리 자동으로 연결되지 않습니다. 하위 클래스가 finalize를 재정의하는 경우 상위 클래스 종료자를 명시적으로 호출해야 합니다. 종료 체인을 조기에 종료하는 예외를 방지하려면 하위 클래스에서 try-finally 블록을 사용하여 super.finalize()가 항상 호출되도록 해야 합니다. 예를 들어,

@Override
     protected void finalize() throws Throwable {
         try {
             ... // cleanup subclass state
         } finally {
             super.finalize();
         }
     }​