请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
零一零零 门户 IT技术 Java并发 查看内容

Java并发编程之final应用

2020-7-1 15:57| 发布者: x0100| 查看: 722| 评论: 0

摘要: 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 ...

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

  1. public class FinalDemo {
  2. private int a; // 普通域
  3. private final int b; // final域
  4. private static FinalDemo finalDemo;
  5. public FinalDemo() {
  6. a = 1; // ①写普通域
  7. b = 2; // ②写final域
  8. }
  9. public static void writer() {
  10. // 两个操作:
  11. // 1)构造一个FinalExample类型的对象,①写普通域a=1,②写final域b=2
  12. // 2)③把这个对象的引用赋值给引用变量finalDemo
  13. finalDemo = new FinalDemo();
  14. }
  15. public static void reader() {
  16. FinalDemo demo = finalDemo; // ④读对象引用
  17. int a = demo.a; // ⑤读普通域
  18. int b = demo.b; // ⑥读final域
  19. }
  20. }

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:

  1. public class FinalReferenceDemo {
  2. final int[] arrays;
  3. private FinalReferenceDemo finalReferenceDemo;
  4. public FinalReferenceDemo() {
  5. arrays = new int[1]; //1
  6. arrays[0] = 1; //2
  7. }
  8. public void writerOne() {
  9. finalReferenceDemo = new FinalReferenceDemo(); //3
  10. }
  11. public void writerTwo() {
  12. arrays[0] = 2; //4
  13. }
  14. public void reader() {
  15. if (finalReferenceDemo != null) { //5
  16. int temp = finalReferenceDemo.arrays[0]; //6
  17. }
  18. }
  19. }

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。


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

最新评论


QQ|Archiver|手机版|小黑屋| 零一零零 ( 京ICP备20003964号 ) |网站地图

GMT+8, 2020-10-21 04:52 , Processed in 0.035180 second(s), 17 queries .

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2013 Comsenz Inc.

返回顶部