Java程序员应该深入理解的 Java final 变量的内存模型

 2019-12-10 16:22  阅读(2083)
文章分类:Java Core

对于 final 域,编译器和处理器要遵守两个重排序规则:

20191210001779\_1.png

举个例子:

20191210001779\_2.png

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:

20191210001779\_3.png

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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:

20191210001779\_4.png

假设线程 B 当中读 obj 与读成员域之间没有重排序。

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:

20191210001779\_5.png

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:

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:

20191210001779\_6.png

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:

20191210001779\_7.png

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。

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