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[多线程] final 关键字与安全发布 多线程中篇(十三)

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final的通常理解

在Java中,final关键字可以用来修饰类、方法和变量(包括成员变量和局部变量)

大家应该都知道final表示最终的、最后的含义,也就是不能在继续

修饰类表示不能继承,修饰方法表示不能重写,修饰变量表示不能修改

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当用final修饰一个类时,表明这个类不能被继承。也就是说,如果一个类你永远不会让他被继承,就可以用final进行修饰

注意:final类中的所有成员方法都会被隐式地指定为final方法(也可以认为不能够继承就是因为所有的方法你都不能继承,所以全部方法隐式final)

当final修饰方法时,表示此方法不能被重写,也就是不能被子类覆盖(但是毫不影响多个重载的final方法,重载和重写不是一个概念)

注意:

如果是final并且private的方法,子类是看不到private的,所以如果子类新写了一个看似“重写”的方法,其实是属于子类的新方法,这并不是重写了final方法

当final修饰变量时,相当于一个只读变量,只能进行读取,而不能进行设置,如果是成员变量那么需要在赋值时或者构造方法中对他进行设置。

局部变量必须是定义时,参数列表中的就是参数传递时,其他时候不能再进行更改了

综上,final的通常认知就是这些,表示最终的、最后的、不可变得,可以用于定义类、方法、变量

其实final还有另外的作用,那就是安全发布对象的一种方法

什么是安全发布?

安全发布

两个关键字“发布”“安全”

所谓发布通俗一点的理解就是创建一个对象,使这个对象能被当前范围之外的代码所使用

比如Object o = new Object();

然后接下来使用对象o

但是对于普通变量的创建,之前分析过,大致分为三个步骤:

  • 分配内存空间
  • 将o指向分配的内存空间
  • 调用构造函数来初始化对象

这三个步骤不是原子的,如果执行到第二步,还没有进行初始化,此时对象已经不是null了,如果被其他代码访问,这将收获一个错误的结果。

或者说对象尚未完全创建就被使用了,其他线程看到的结果可能是不一致的

这就是不安全的发布

根本原因就是JVM创建对象的过程涉及到分配空间、指针设置、数据初始化等步骤,并不是同步的,涉及到主存与缓存、处理器与寄存器等,可见性没办法得到保障

所以说,什么是安全发布,简单理解就是对象的创建能够保障在被别人使用前,已经完成了数据的构造设置,或者说一个对象在使用时,已经完成了初始化。

不幸的是,Java对此并没有进行保障,你需要自己进行保障,比如synchronized关键字,原子性、排他性就可以做到这一点

怎么保障安全发布?有几种方法:

一种是刚才提到的锁机制,通过加锁可以保障中间状态不会被读取

另外还有:

  • 借助于volatile或者AtomicReference声明对象
  • 借助于final关键字
  • 在静态初始化块中,进行初始化(JVM会保障)

很显然,对于锁机制,那些线程安全的容器比如ConcurrentMap,也是满足这条的,所以也是安全发布

final与安全发布

对于final,当你创建一个对象时,使用final关键字能够使得另一个线程不会访问到处于“部分创建”的对象

因为:当构造函数退出时,final字段的值保证对访问构造对象的其他线程可见

如果某个成员是final的,JVM规范做出如下明确的保证:

一旦对象引用对其他线程可见,则其final成员也必须正确的赋值

所以说借助于final,就如同你对对象的创建访问加锁了一般,天然的就保障了对象的安全发布。

如果你不希望后续被继承、重写、更改,你应该尽可能的将他们声明为final

一篇很不错的文章:

https://www.javamex.com/tutorials/synchronization_final.shtml

对于普通的变量,对象的内存空间分配、指针设置、数据初始化,和将这个变量的引用赋值给另一个引用,之间是可能发生重排序的,所以也就导致了其他线程可能读取到不一致的中间状态

但是对于final修饰的变量,JVM会保障顺序

不会在对final变量的写操作完成之前,与将变量引用赋值给其他变量之间进行重排序,也就是final变量的设置完成始终会在被读取之前

总结

final除了不可变的定义之外,还与线程安全发布息息相关

借助于final,可以达到对象安全发布的保障,只需要借助于final,不在需要任何额外的付出,他能够保障在多线程环境下,总是能够读取到正确的初始化的值

所以,如果你不希望变量后续被修改,你应该总是使用final关键字

而且,很显然在某些场景下,final也可以解决一定的安全问题

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    黄小斜学Java

    疯狂的字节X

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