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:
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:
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