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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，与随后把这个构造对象的引用赋值给一个变量，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
举个例子：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | public class FinalExample { int i; // 普通变量 final int j; // final 变量 static FinalExample obj; public FinalExample() { 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; int a = object.i; int b = object.j; } } |
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。
写 final 域的重排序规则
在写 final 域的时候有两个规则：
- 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。
分析上面的代码。
write 方法，只包含一行 obj = new FinalExample();，但是包含两个步骤：
- 构造一个 FinalExample 对象
- 把对象的引用赋值给 obj
假设线程 B 当中读 obj 与读成员域之间没有重排序。那么执行时序可能如下：
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。
读 final 域的重排序规则
读 final 域的重排序规则如下:
- 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。
reader() 方法包含三个操作:
- 初次读引用变量 obj;
- 初次读引用变量 obj 指向对象的普通域 j。
- 初次读引用变量 obj 指向对象的 final 域 i。
现在我们假设写线程 A 没有发生任何重排序，那么执行时序可能是：
上面的图可以看到对普通变量 i 的读取重排序到了读对象引用之前，在读普通域时候，该域还没被写线程 A 写入，这是一个错误的读取操作。而读 final 域已经被 A 线程初始化了，这个读取操作是正确的。
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。
如果 final 域是引用类型
如果 final 域是引用类型，写 final 域的重排序规则对编译器和处理器增加了如下约束：
- 在构造函数内对一个 final 引用的对象的成员域的写入,与随后在构造函数外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。
如下代码例子：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | public class FinalReferenceExample { final int [] intArray; static FinalReferenceExample obj; public FinalReferenceExample() { intArray = new int [ 1 ]; // 1 intArray[ 0 ] = 1 ; // 2 } public static void writerOne() { // A线程执行 obj = new FinalReferenceExample(); // 3 } public static void reader() { // 写线程 B 执行 if (obj != null ) { // 4 int temp1 = obj.intArray[ 0 ]; // 5 } } } |
假设首先线程 A 执行 writerOne()方法,执行完后线程 B 执行reader 方法，JMM 可以确保读线程 B 至少能看到写线程 A 在构造函数中对 final 引用对象的成员域的写入。
避免对象引用在构造函数当中溢出
代码如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 | public class FinalReferenceEscapeExample { final int i; static FinalReferenceEscapeExample obj; public FinalReferenceEscapeExample() { i = 1 ; // 1 obj = this ; // 2 避免怎么做！！！ } public static void writer() { new FinalReferenceEscapeExample(); } public static void reader() { if (obj != null ) { // 3 int temp = obj.i; // 4 } } } |
假设一个线程 A 执行 writer()方法,另一个线程 B 执行 reader()方法。
这里的操作 2 使得对象还未完成构造前就为线程 B 可见。即使这里的操作 2 是构造函数的最后 一步,且即使在程序中操作 2 排在操作 1 后面,执行 read()方法的线程仍然可能无 法看到 final 域被初始化后的值,因为这里的操作 1 和操作 2 之间可能被重排序。
在构造函数返回前,被构造对象的引用不能为其他线程可 见,因为此时的 final 域可能还没有被初始化。在构造函数返回后,任意线程都将 保证能看到 final 域正确初始化之后的值。
【参考资料】
深入理解java内存模型
