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恶的变量访问。

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; //普通变量
	final int j; //final变量
	state FinalExample obj;
    public FinalExample(){ //构造函数
        i = 1; //写普通域
        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
    }
}

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。

1）JMM禁止编译器把final域的写重排序到构造函数之外。

2）编译器会在final域的写之后，构造函数return之前，插入一个StroeStore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。write()方法只包含一行代码：finalExample = new FinalExample()。这行代码包含两个步骤，如下：

1）构造一个FinalExample类型的对象。

2）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，下图是一种可能的执行时序：

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。

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。

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。

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写入，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final域之前，一定会先读包含这个final域的对象的引用。

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：在构造函数之内对一个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。