JAVA并发编程的艺术(8)final域

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final域的读和写像是普通的变量访问。

final域的重排序规则

对于final域,编译器和处理器要遵守两个重排序规则。

代码举例

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

      public 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
            System.out.println("a: " + a); // 可能看到 0
            System.out.println("b: " + b); // 保证能看到 2
      }
}

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

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。

  1. JMM禁止编译器把final域的写重排序到构造函数外。
  2. 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。

现在分析writer()方法。

obj = new FinalExample();

这行代码包含两个步骤。

  1. 构造一个FinalExample类型的对象
  2. 把这个对象的引用赋值给引用对象obj。

假设线程B读对象引用与读对象的成员域之间没有重排序。 下图是一种可能的执行顺序(前提是线程B读对象引用与读对象的成员域之间没有重排序) image.png

由图可见,写普通域的操作被编译器重排序到构造函数之外,线程B错误地读取了普通变量i初始化之前的值,而写final域的操作,被写final域的重排序限定在了构造函数内,读线程B正确的读取了final变量初始化之后的值。

写final域重排序总结

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了,而普通域不具有这个保证

读final域的重排序规则

读final域的重排序规则是:在一个线程中,初次读对象引用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。编译器会在读final域操作的前面插入一个LoadLoad屏障。 因为这两个操作之间存在间接依赖关系。由于编译器遵守间接依赖关系,因此编译器不会重排序这两个操作。 根据代码,reade()方法包含3个操作。

  1. 初次读引用变量obj。
  2. 初次读引用变量obj指向对象的普通域j。
  3. 初次读引用变量obj指向对象的final域i。

读final域重排序总结

读final域的重排序规则可以确保:在读一个对象读final域之前,一定会先读包含这个final域读对象的引用。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。

image.png