Java內存模型-final域的內存語義

一 引言

　　說到final你確定知道它是Java中的關鍵字，那麼它所在Java中的做用你知道嗎？不知道的話，請前往這篇瞭解下http://www.javashuo.com/article/p-vewbmfte-eq.html

　　今天咱們來講說final域在JMM中的內存語義。

二 final域的重排序規則

　　開門見山，對於final域，編譯器和處理器必定要遵照兩個重排序規則（JSR-133才加強了final域）：

　　1）在構造函數內對一個final域的寫入，與隨後把這個被構造對象的引用賦值給一個引用變量，這個兩個操做不能被重排序。

　　2）初次讀一個包含final域的對象的引用，與隨後初次讀這個final域，這兩個操做之間不能重排序。

　　下面咱們經過案例來講明這兩點（假設線程1執行writer(),隨後另外一個線程執行reader()方法）：

public class FinalExample {
    static volatile boolean flag = true;
    int i = 0;
    final int j;
    static FinalExample obj;

    public FinalExample() { // 構造函數
        i = 1;              // 寫普通域
        j = 2;              // 寫final域
    }

    public static void writer() { // 線程1寫入
        obj = new FinalExample();
    }

    public static void reader() { // 線程2讀取
        FinalExample example = obj; // 讀對象引用
        System.out.println(example.i); // 讀普通域
        System.out.println(example.j); // 讀final域
    }
}

　　寫final域的重排序規則禁止把final域的寫重排序到構造函數以外。這個規則的實現包含下面兩個方面：

　　1）JMM禁止編譯器吧final域的寫重排序到構造函數以外。

　　2）編譯器會在final域的寫以後，構造函數return以前，插入一個StoreStore屏障。這個屏障禁止處理器把final域的寫重排序到構造函數以外。

　　因此線程1執行順序以下圖（其中寫普通域的順序沒法保證，理論上是存在下面三種狀況的，要想驗證普通域是否有重排序的結果有點難，由於沒法保證線程1把普通域重排序後，線程2可以讀取它以前的0值）：

　　讀final域的重排序規則是：在一個線程中，初次讀這個對象引用與初次讀該對象包含的final域，JMM禁止處理器重排序這兩個操做。其中編譯器會在讀final域操做的前面插入一個LoadLoad屏障。因爲插入了loadLoad屏障，讀普通域i的操做是不會重排序到讀final域，可是不保證它會重排到讀對象引用這個操做的前面。因此線程2的一個執行順序就能想象到了，這裏就不畫線程2的執行順序圖了。 

三 final域爲引用類型

　　若是finaly域爲引用類型，JMM中是怎麼處理的呢？對於引用類型，寫final域的重排序規則對編譯器和處理器增長了以下約束：在構造函數內對一個final引用的對象的成員域的寫入，與隨後在構造函數外把這個被構造對象的引用賦值給一個引用變量，這兩個操做之間不能重排序。 

       以上及其以上都要注意：只針對於構造函數方法內。另外要想以上規則確保，還須要一個條件：在構造函數內部，不能讓這個被構造對象的引用被其餘線程可見，也就是對應引用不能再構造函數中「逸出」。以下案例：

　　

class FinalReferenceEscapeExample {
    final int i;
    static FinalReferenceEscapeExample obj;

    public FinalReferenceEscapeExample() {
        i = 1;      // 1
        obj = this; // 2 this引用逸出
    }

    public static void writer() { // 線程1
        new FinalReferenceEscapeExample();
    }

    public static void reader() { // 線程2
        if (obj != null) {
            System.out.println(obj.i);
        }
    }
}

 

　　上面程序，第一步寫final域與第二步是不保證重排序的。因此當第一步與第二步重排以後，線程1執行完這步（obj = this）後，時間片分給第二個線程執行，那麼線程2將會獲取final域初始化以前的值，這確定就違背了程序的初衷。