final域的内存语义

末蓝、 2024-03-17 11:30 42阅读 0赞

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">与前面介绍的锁和volatile相比，对final域的读和写更像是<code>普通</code>的变量访问。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
</table>

###  final域的重排序规则  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">对于final域，编译器和处理器要遵守两个重排序规则。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">1）在构造函数内对一个<code>final域</code>的写入，与随后把这个被构造对象的<code>引用</code>赋值给一个引用变量，这两个操作之间不能重排序。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">2）初次读一个包含final域的对象的<code>引用</code>，与随后初次读这个<code>final域</code>，这两个操作之间不能重排序。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  写final域的重排序规则  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">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。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">1）JMM禁止编译器把final域的写重排序到构造函数之外。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">2）编译器会在final域的写之后，构造函数return之前，插入一个<code>StoreStore屏障</code>。这个屏障禁止处理器把final域的写重排序到构造函数之外。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">对于引用类型，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<code>写入</code>，与随后在构造函数外把这个被构造对象的引用<code>赋值</code>给一个引用变量，这两个操作之间不能重排序。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">写final域的重排序规则可以确保：<code>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</code>，而普通域不具有这个保障。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  读final域的重排序规则  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">在一个线程中，初次读对象<code>引用</code>与初次读该对象包含的<code>final域</code>，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<code>LoadLoad屏障</code>。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">初次读对象引用与初次读该对象包含的final域，这两个操作之间存在 <strong><code>间接依赖关系</code></strong> 。由于<strong>编译器</strong>遵守间接依赖关系，因此编译器不会重排序这两个操作。<strong>大多数处理器</strong>也会遵守间接依赖，也不会重排序这两个操作。但有少数处理器允许对存在间接依赖关系的操作做重排序（比如alpha处理器），这个规则就是专门用来针对这种处理器的。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">读final域的重排序规则可以确保：<code>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</code>。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  final语义在处理器中的实现  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">现在我们以X86处理器为例，说明final语义在处理器中的具体实现。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">上面我们提到，<code>写</code>final域的重排序规则会要求编译器在final域的写之后，构造函数return之前插入一个<code>StoreStore</code>障屏。<code>读</code>final域的重排序规则要求编译器在读final域的操作前面插入一个<code>LoadLoad</code>屏障。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">由于<code>X86处理器</code>不会对<code>写-写</code>操作做重排序，所以在X86处理器中，写final域需要的StoreStore障屏会被省略掉。同样，由于X86处理器不会对存在<code>间接依赖关系</code>的操作做重排序，所以在X86处理器中，读final域需要的LoadLoad屏障也会被省略掉。也就是说，在X86处理器中，final域的读/写<code>不</code>会插入任何内存屏障！</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

\-----------------------------------------------------------------------------摘自 书名：Java并发编程的艺术 作者：方腾飞；魏鹏；程晓明