一、final

使用final关键字做标识有“最终的”含义。

final 修饰类，则该类不允许被继承。
final 修饰方法，则该方法不允许被重写。
final 修饰属性，则该类的该属性不会进行隐式的初始化，所以该final 属性的初始化属性必须有值，或在构造方法中赋值(但只能选其一，且必须选其一)。
final修饰的变量称为常量（大写字母表示），只能被赋值一次，且赋值之后无法改变，这里的变量又可以分为基本类型变量和引用类型变量，final修饰基本类型变量时，变量的值不可改变；修饰引用变量时，变量指向的对象地址不可改变，但对象内部的属性可以发生改变。

@Test
public void test() {
    final int i = 1;
    i = 2;//不能重新赋值

    final List<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(1);//引用对象可以改变内部属性
    list.add(2);
    list.add(3);
    list = new LinkedList<>();//不能重新赋值
}

基本类型和对象引用地址存放在栈内存中，对象实例存放在堆内存中。从JVM角度来看，对于final变量，不能改变内存中栈里面的值，但不影响操作堆里对象的属性。

二、重排序

对于 final 域，编译器和处理器要遵守两个重排序规则：

在构造函数内对一个 final 域的写入，与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量，这两个操作之间不能重排序。
初次读一个包含 final 域的对象的引用，与随后初次读这个 final 域，这两个操作之间不能重排序。

public class FinalExample {
    int i;                            // 普通变量 
    final int j;                      //final 变量 
    static FinalExample obj;

    public void FinalExample () {     // 构造函数 
        i = 1;                        // 写普通域 
        j = 2;                        // 写 final 域 
    }

    public static void writer () {    // 写线程 A 执行 
        obj = new FinalExample ();
    }

    public static void reader () {       // 读线程 B 执行 
        FinalExample object = obj;       // 读对象引用 
        int a = object.i;                // 读普通域 
        int b = object.j;                // 读 final 域 
    }
}

这里假设一个线程 A 执行 writer () 方法，随后另一个线程 B 执行 reader () 方法。

下面我们通过这两个线程的交互来说明这两个规则。

1）写 final 域的重排序规则

写 final 域的重排序规则禁止把 final 域的写重排序到构造函数之外。这个规则的实现包含下面 2 个方面：

JMM 禁止编译器把 final 域的写重排序到构造函数之外。
编译器会在 final 域的写之后，构造函数 return 之前，插入一个 StoreStore 屏障。这个屏障禁止处理器把 final 域的写重排序到构造函数之外。

下面是一种可能的执行时序：

image.png

在上图中，写普通域的操作被编译器重排序到了构造函数之外，读线程 B 错误的读取了普通变量 i 初始化之前的值。而写 final 域的操作，被写 final 域的重排序规则“限定”在了构造函数之内，读线程 B 正确的读取了 final 变量初始化之后的值。

写 final 域的重排序规则可以确保：在对象引用为任意线程可见之前，对象的 final 域已经被正确初始化过了，而普通域不具有这个保障。以上图为例，在读线程 B“看到”对象引用 obj 时，很可能 obj 对象还没有构造完成（对普通域 i 的写操作被重排序到构造函数外，此时初始值 2 还没有写入普通域 i）。

2）读 final 域的重排序规则

在一个线程中，初次读对象引用与初次读该对象包含的 final 域，JMM 禁止处理器重排序这两个操作（注意，这个规则仅仅针对处理器）。编译器会在读 final 域操作的前面插入一个 LoadLoad 屏障。

下面是一种可能的执行时序：

image.png

在上图中，读对象的普通域的操作被处理器重排序到读对象引用之前。读普通域时，该域还没有被写线程 A 写入，这是一个错误的读取操作。而读 final 域的重排序规则会把读对象 final 域的操作“限定”在读对象引用之后，此时该 final 域已经被 A 线程初始化过了，这是一个正确的读取操作。

读 final 域的重排序规则可以确保：在读一个对象的 final 域之前，一定会先读包含这个 final 域的对象的引用。在这个示例程序中，如果该引用不为 null，那么引用对象的 final 域一定已经被 A 线程初始化过了。

总结：写 final 域的重排序规则会要求译编器在 final 域的写之后，构造函数 return 之前，插入一个 StoreStore 障屏。读 final 域的重排序规则要求编译器在读 final 域的操作前面插入一个 LoadLoad 屏障。

3）JSR-133 为什么要增强 final 的语义

在旧的 Java 内存模型中，最严重的一个缺陷就是线程可能看到 final 域的值会改变。比如，一个线程当前看到一个整形 final 域的值为 0（还未初始化之前的默认值），过一段时间之后这个线程再去读这个 final 域的值时，却发现值变为了 1（被某个线程初始化之后的值）。最常见的例子就是在旧的 Java 内存模型中，String 的值可能会改变

为了修补这个漏洞，JSR-133 专家组增强了 final 的语义。通过为 final 域增加写和读重排序规则，可以为 java 程序员提供初始化安全保证：只要对象是正确构造的（被构造对象的引用在构造函数中没有“逸出”），那么不需要使用同步（指 lock 和 volatile 的使用），就可以保证任意线程都能看到这个 final 域在构造函数中被初始化之后的值。

final 只能保证初始化完成后的可见性，无法禁止指令重排序，这点和 volatile 关键字是有区别的。

参考链接：
https://www.jianshu.com/p/b4d4506d3585
https://www.infoq.cn/article/java-memory-model-6
https://www.jianshu.com/p/067b6c89875a

Java基础4：final关键字