说说final关键字(好像有干货)

在java开发过程中，final是大家常用的关键字，无非就是用来修饰类，方法和变量，来表名类不能被继承，方法不会被覆盖，变量不能被改变，悄悄的说一句，private方法也隐式的final。通过一段时间的学习，我想和大家分享一下final的内存语义。

在java并发编程的艺术中第三章这样描述过final的内存语义：

1. 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。
2. 初次读一个包含final域对象的引用，与随后初次读这个final域，这两个操作之间不能重排序。

在初次读这两句话时，我是一脸懵逼，这个final到底用来干啥的？多读了几遍突然意识到，final类型的变量可以保证在多线程发布某个对象时，这个对象的final域变量能够被正常的初始化（在写final变量后加了storestore屏障，在读final变量前加了loadload屏障），而普通类型的变量可能不会被正确的初始化，这样导致该对象在多个线程之间出现不一致的情况，这也就是我们所说的引用溢出。罪魁祸首是处理器重排序，因为处理器重排序不会影响单线程语义，但会破坏多线程语义，导致发布对象处在一个不一致的状态。

举一个引用溢出的例子，大家倒背如流的双重判定的单例模式：

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance;
    private final String name;
    private Singleton(String name){
        this.name = name;
    }
    public static Singleton getInstance(String name){
        if(uniqueInstance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(uniqueInstance == null){
                    uniqueInstance = new Singleton(name);
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

有什么问题吗？相信细心的同学会说uniqueInstance应该用volatile修饰，但是大家有没有发现，我的这个Singleton有点不一样呢，多了一个final类型成员变量name。那个这个final类型的变量究竟有啥作用呢？

首先我先说一下大家平时用volatile时，这个volatile有什么作用吧？

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        if(uniqueInstance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(uniqueInstance == null){
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

假设有A和B两个线程来调用Singleton.getInstance()方法，A先拿到锁，执行uniqueInstance=new Singleton()时，volatile可以阻止new Singeton()时重排序，那么B在得到对象时，是一个已经初始化ok的对象。假设上述没有volatile关键字，那么会出现uniqueInstance不为空，但对象还未初始化的情况，导致B线程得到的是一个未初始化的对象，造成不一致的情况。当然对于A线程来说，重排序并不影响uniqueInstance的使用。

那么为什么加了一个final类型的name就可以不需要用volatile呢？

我们可以回头看看final内存语义的第一条，uniqueInstance在被赋值前，保证final类型的变量会被正确初始化，显然B线程使用这个对象时，这个uniqueInstance会在一个一致的状态上，如果Singleton多了一个普通类型的变量，不加volatile会出现多线程问题。不加volatile仅仅适用于Singleton的所有成员变量是final类型的情况下，这样发布的对象会在各个线程间处在一个一致的状态。

当然，不加volatile这种写法是我自己凭空造出来的，只是结合final的语义来分析一下，如有错误，欢迎批评指正，大家共同前行。