JAVA并发编程的艺术（8）final域

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。

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。

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。

JMM禁止编译器把final域的写重排序到构造函数外。
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。

现在分析writer()方法。

obj = new FinalExample();

这行代码包含两个步骤。

构造一个FinalExample类型的对象
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）

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。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。

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。

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。

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