final在Java中是一个保留的关键字，可以修饰变量、方法和类。那么fianl在并发编程中有什么作用呢？本文就在对final常见应用总结基础上，讲解final并发编程中的应用。

1. final基础应用

final变量

final变量只能被赋值一次，赋值后值不再改变。（final要求地址值不能改变）

当final修饰一个基本数据类型时，表示该基本数据类型的值一旦在初始化后便不能发生变化；

如果final修饰一个引用类型时，则在对其初始化之后便不能再让其指向其他对象了，但该引用所指向的对象的内容是可以发生变化的。

本质上是一回事，因为引用的值是一个地址，final要求地址值不发生变化。

当final修饰一个基本数据类型时，表示该基本数据类型的值一旦在初始化后便不能发生变化；如果final修饰一个引用类型时，则在对其初始化之后便不能再让其指向其他对象了，但**该引用所指向的对象的内容是可以发生变化的**。本质上是一回事，因为引用的值是一个地址，final要求地址值不发生变化。

final成员变量：两种初始化方式，一种是在变量声明的时候初始化；第二种是在声明变量的时候不赋初值，但是要在这个变量所在的类的所有的构造函数中对这个变量赋初值。

final方法

final修饰的方法在编译阶段被静态绑定(static binding)，不能被重写。

final方法比非final方法要快，因为在编译的时候已经静态绑定了，不需要在运行时再动态绑定。（注：类的private方法会隐式地被指定为final方法）

final类

final修饰的类不能被继承。

final类中的成员变量可以根据需要设为final，但是要注意final类中的所有成员方法都会被隐式地指定为final方法。

在使用final修饰类的时候，要注意谨慎选择，除非这个类真的在以后不会用来继承或者出于安全的考虑，尽量不要将类设计为final类。

关于final的几个重要知识点

• final关键字可以提高性能，JVM和Java应用都会缓存final变量，JVM会对方法、变量及类进行优化。

• 在匿名类中所有变量都必须是final变量。

• 接口中声明的所有变量本身是final的。

• final和abstract这两个关键字是反相关的，final类就不可能是abstract的。

• 按照Java代码惯例，final变量就是常量，而且通常常量名要大写。

• final变量可以安全的在多线程环境下进行共享，而不需要额外的同步开销。

2. 并发编程中的final

2.1 写final域

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。

编译器会在final域的写之后，插入一个StoreStore屏障，这个屏障可以禁止处理器把final域的写重排序到构造函数之外。

解释：保证先写入对象的final变量，后调用该对象引用。

举例

public class FinalDemo {
private int a; // 普通域
private final int b; // final域
private static FinalDemo finalDemo;

publicFinalDemo {
a = 1; // ①写普通域
b = 2; // ②写final域
}

public static voidwriter {
// 两个操作：
// 1）构造一个FinalExample类型的对象，①写普通域a=1，②写final域b=2
// 2）③把这个对象的引用赋值给引用变量finalDemo
finalDemo = new FinalDemo;
}

public static voidreader {
FinalDemo demo = finalDemo; // ④读对象引用
int a = demo.a; // ⑤读普通域
int b = demo.b; // ⑥读final域
}
}

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。通过这两个线程的交互来说明写final域的规则。下图是一种可能的执行时序：

写普通域的操作可以被编译器重排序到了构造函数，①写普通域和③把这个对象的引用赋值给引用变量finalDemo重排序，导致读线程B错误的读取了普通变量a的值。

写final域的操作不能重排序到了构造函数外，②写final域和③把这个对象的引用赋值给引用变量finalDemo不能重排序，读线程B正确的读取了final变量b的值。

2.2 读final域

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。

编译器会在读final域操作的前面插入一个LoadLoad屏障，这个屏障可以禁止读对象引用和读该对象final域重排序。

解释：先读对象的引用，后读该对象的final变量。

举例：

还是上面那段代码，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。下图是一种可能的执行时序：

读对象的普通域的操作可以被重排序到读对象引用之前，⑤读普通域与④读对象引用重排序，读普通域a时，a没有被写线程A写入，导致错误的读取。

读final域的操作不可以被重排序到读对象引用之前，④读对象引用和⑥读final域不能重排序，读取该final域b时已经被A线程初始化过了，不会有问题。

2.3 final域为引用类型

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。

解释：

1. 注意是增加了一条约束，所以以上两条约束都还生效。

2. 保证先写入对象的final变量的成员变量，后调用该对象引用。

举例：

public class FinalReferenceDemo {
final int arrays;
private FinalReferenceDemo finalReferenceDemo;

publicFinalReferenceDemo {
arrays = new int[1]; //1
arrays[0] = 1; //2
}

public voidwriterOne {
finalReferenceDemo = new FinalReferenceDemo; //3
}

public voidwriterTwo {
arrays[0] = 2; //4
}

public voidreader {
if (finalReferenceDemo != ) { //5
int temp = finalReferenceDemo.arrays[0]; //6
}
}
}

假设首先线程A执行writerOne方法，执行后线程B执行writerTwo方法，执行后线程C执行reader方法。下面是一种可能的线程执行时序：

1是对final域的写入，2是对这个final域引用的对象的成员域的写入，3是把被构造的对象的引用赋值给某个引用变量。

由写final域的重排序规则“写final域的操作不能重排序到了构造函数外”可知，1和3是不能重排序的。

引用类型final域的重排序规则“final引用的对象的成员域的写入不能重排序到了构造函数外”，保证了2和3不能重排序。所以线程C至少能看到数组下标0的值为1。

写线程B对数组元素的写入，读线程C不一定能看到。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。

总结

final基础应用

• final修饰的变量地址值不能改变。

• final修饰的方法不能被重写。

• final修饰的类不能被继承。

并发编程中final可以禁止特定的重排序。

• final保证先写入对象的final变量，后调用该对象引用。

• final保证先读对象的引用，后读该对象的final变量。

• final保证先写入对象的final变量的成员变量，后调用该对象引用。

并发系列文章汇总

01 | 开篇获奖感言

02 | 并发编程三大核心问题

03 | 重排序-可见性和有序性问题根源

04 | Java内存模型详解

05 | 深入理解volatile

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