Java記憶體模型-final域的記憶體語義

標籤：lex   print   時間片   記憶體模型   cape   example   就是   stat   adl   

一 引言

　　說到final你肯定知道它是Java中的關鍵字，那麼它所在Java中的作用你知道嗎？不知道的話，請前往這篇瞭解下https://www.cnblogs.com/yuanfy008/p/8021673.html

　　今天我們來說說final域在JMM中的記憶體語義。

二 final域的重定序

　　開門見山，對於final域，編譯器和處理器一定要遵守兩個重定序（JSR-133才增強了final域）：

　　1）在建構函式內對一個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數，這個兩個操作不能被重排序。

　　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，這兩個操作之間不能重排序。

　　下面我們通過案例來說明這兩點（假設線程1執行writer(),隨後另一個線程執行reader()方法）：

public class FinalExample {    static volatile boolean flag = true;    int i = 0;    final int j;    static FinalExample obj;    public FinalExample() { // 建構函式        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域的重定序禁止把final域的寫重排序到建構函式之外。這個規則的實現包含下面兩個方面：

　　1）JMM禁止編譯器吧final域的寫重排序到建構函式之外。

　　2）編譯器會在final域的寫之後，建構函式return之前，插入一個StoreStore屏障。這個屏障禁止處理器把final域的寫重排序到建構函式之外。

　　所以線程1執行順序如（其中寫普通域的順序無法保證，理論上是存在下面三種情況的，要想驗證普通域是否有重排序的結果有點難，因為無法保證線程1把普通域重排序後，線程2能夠讀取它之前的0值）：

　　讀final域的重定序是：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作。其中編譯器會在讀final網域作業的前面插入一個LoadLoad屏障。由於插入了loadLoad屏障，讀普通域i的操作是不會重排序到讀final域，但是不保證它會重排到讀對象引用這個操作的前面。所以線程2的一個執行順序就能想象到了，這裡就不畫線程2的執行順序圖了。 

三 final域為參考型別

　　如果finaly域為參考型別，JMM中是怎麼處理的呢？對於參考型別，寫final域的重定序對編譯器和處理器增加了如下約束：在建構函式內對一個final引用的對象的成員域的寫入，與隨後在建構函式外把這個被構造對象的引用賦值給一個引用變數，這兩個操作之間不能重排序。 

       以上及其以上都要注意：只針對於建構函式方法內。另外要想以上規則確保，還需要一個條件：在建構函式內部，不能讓這個被構造對象的引用被其他線程可見，也就是對應引用不能再建構函式中“逸出”。如下案例：

　　

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);        }    }}

 

　　上面程式，第一步寫final域與第二步是不保證重排序的。所以當第一步與第二步重排之後，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將會擷取final域初始化之前的值，這肯定就違背了程式的初衷。

　　

Java記憶體模型-final域的記憶體語義