厦门做模板网站的公司,网站后台上传文章格式,山东城市建设招生网站,自己注册公司有什么弊端文章目录 3.6 final域的内存语义3.6.1 final 域的重排序规则3.6.2 写final 域的重排序规则3.6.3 读final 域的重排序规则3.6.4 final 域为引用类型3.6.5 为什么 final 引用不能从构造函数内“逸出”3.6.6 final 语义在处理器中的实现3.6.7 JSR-133 为什么要增强final 的语义 3.… 文章目录 3.6 final域的内存语义3.6.1 final 域的重排序规则3.6.2 写final 域的重排序规则3.6.3 读final 域的重排序规则3.6.4 final 域为引用类型3.6.5 为什么 final 引用不能从构造函数内“逸出”3.6.6 final 语义在处理器中的实现3.6.7 JSR-133 为什么要增强final 的语义 3.6 final域的内存语义
与前面介绍的锁和volatile相比对final域的读和写更像是普通的变量访问。下面将介绍final域的内存语义。
3.6.1 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。 1. 在构造函数内对一个fnal域的写人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。 2. 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。
下面通过一些示例性的代码来分别说明这两个规则。
public class FinalExample {int i;final int j;static FinalExample obj;public FinalExample() { // 构造函数this.i 1; // 写普通域this.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}
}这里假设一个线程A执行 writer(方法随后另一个线程B执行readerO方法。下面我们通过这两个线程的交互来说明这两个规则。
3.6.2 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之外。 编译器会在 final域的写之后构造函数return之前插人一个 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。
现在让我们分析writer()方法。writer()方法只包含一行代码:finalExamplenew FinalExample()。这行代码包含两个步骤如下。 构造一个 FinalExample 类型的对象。 把这个对象的引用赋值给引用变量 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(马上会说明为什么需要这个假设)下图是一种可能的执行时序。
在下图中写普通域的操作被编译器重排序到了构造函数之外读线程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域的重排序规则“限定在了构造函数之内读线程B正确地读取了final变量初始化之后的值。
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。以上图为例在读线程B“看到”对象引用obj时很可能obj对象还没有构造完成(对普通域i的写操作被重排序到构造函数外此时初始值1还没有写入普通域i)。 总结构造函数被引用时里面的属性是final类型则值肯定被重写赋值了若不是final类型则可能还没有被重新赋值也就是说构造器只是构建了一个对象但是构造器里面的内容不一定会在构造器被引用的时候执行需要属性是final类型才一定会在被引用时立即执行。
3.6.3 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(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。
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。大多数处理器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。
reader()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。
现在假设写线程A没有发生任何重排序同时程序在不遵守间接依赖的处理器上执行下图所示是一种可能的执行时序。 在上图中读对象的普通域的操作被处理器重排序到读对象引用之前。读普通域时该域还没有被写线程A写人这是一个错误的读取操作。而读final域的重排序规则会把读对象final域的操作“限定”在读对象引用之后此时该final域已经被A线程初始化过了这是一个正确的读取操作。
读final域的重排序规则可以确保:在读一个对象的fnal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。
总结使用构造器并得到构造器里的属性值时若属性是final类型则肯定是已经是新值了而非final类型则可能还没有被赋值 这时读取的就是构造器里内容执行之前的值。
3.6.4 final 域为引用类型
上面我们看到的final域是基础数据类型如果final域是引用类型将会有什么效果? 请看下列示例代码。
public class FinalReferenceExample {final int[] intArray; // final是引用类型static FinalReferenceExample obj;public FinalReferenceExample() { // 构造函数intArray new int[1]; // 1intArray[0] 1; // 2}public static void writerOne() { // 写线程A执行obj new FinalReferenceExample(); // 3}public static void writerTwo() { // 读线程B执行obj.intArray[0] 2; // 4}public static void reader() { // 读线程C执行if (obj ! null) { // 5int temp1 obj.intArray[0]; // 6}}
}本例final域为一个引用类型它引用一个int型的数组对象。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写人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。
对上面的示例程序假设首先线程A执行writerOne()方法执行完后线程B执行writerTwo()方法执行完后线程C执行reader()方法。 下图是一种可能的线程执行时序。
在下图中1是对final域的写人2是对这个final域引用的对象的成员域的写人3是把被构造的对象的引用赋值给某个引用变量。这里除了前面提到的1不能和3重排序外2和3也不能重排序。
JMM可以确保读线程C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人。即C至少能看到数组下标0的值为1。而写线程B对数组元素的写入读线程C可能看得到也可能看不到。JMM不保证线程B的写人对读线程C可见因为写线程B和读线程C之间存在数据竞争此时的执行结果不可预知。
如果想要确保读线程C看到写线程B对数组元素的写入写线程B和读线程C之间需要使用同步原语(lock或volatile)来确保内存可见性。
3.6.5 为什么 final 引用不能从构造函数内“逸出”
前面我们提到过写final域的重排序规则可以确保:在引用变量为任意线程可见之前该引用变量指向的对象的final域已经在构造函数中被正确初始化过了。其实要得到这个效果还需要一个保证:在构造函数内部不能让这个被构造对象的引用为其他线程所见也就是对象引用不能在构造函数中“逸出”。为了说明问题让我们来看下面的示例代码。
class FinalReferenceEscapeExample {final int i; static FinalReferenceEscapeExample obj;public FinalReferenceEscapeExample() { i 1; // 1 写final域obj this; // 2 this引用在此逸出}public static void writer() { obj new FinalReferenceEscapeExample(); }public static void reader() { if (obj ! null) { // 3int temp obj.i; // 4}}
}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在程序中操作2排在操作1后面执行read0)方法的线程仍然可能无法看到na城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。实际的执行时序可能如下图所示。 从上图可以看出在构造函数返回前被构造对象的引用不能为其他线程所见因为此时的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。
3.6.6 final 语义在处理器中的实现
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。
上面我们提到写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 StoreStore 障屏。读 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 LoadLoad 屏障。
由于X86处理器不会对写-写操作做重排序所以在X86处理器中写final域需要的StoreStore 屏障会被省略掉。同样由于X86处理器不会对存在间接依赖关系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/写不会插人任何内存屏障!
3.6.7 JSR-133 为什么要增强final 的语义
在旧的Java内存模型中一个最严重的缺陷就是线程可能看到final域的值会改变。比如一个线程当前看到一个整型final域的值为0(还未初始化之前的默认值)过一段时间之后这个线程再去读这个final域的值时却发现值变为1(被某个线程初始化之后的值)。最常见的例子就是在旧的Java 内存模型中String 的值可能会改变。
为了修补这个漏洞JSR-133专家组增强了final的语义。通过为final域增加写和读重排序规则可以为Java程序员提供初始化安全保证只要对象是正确构造的(被构造对象的引用在构造函数中没有“逸出”)那么不需要使用同步指lock和 volatie 的使用就可以保证任意线程都能看到这个final域在构造函数中被初始化之后的值。
