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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