final关键字-- 构造函数溢出问题

考虑下面的代码：

答案是：a，b未必一定等于1，2。和DCL的例子类似，也就是构造函数溢出问题。obj=new Example（）这行代码，分解成三个操作：

① 分配一块内存；

② 在内存上初始化i=1，j=2；

③ 把obj指向这块内存。操作②和操作③可能重排序，因此线程B可能看到未正确初始化的值。对于构造函数溢出，通俗来讲，就是一个对象的构造并不是“原子的”，当一个线程正在构造对象时，另外一个线程却可以读到未构造好的“一半对象”。

final的happen-before语义

要解决这个问题，不止有一种办法。

办法1：给i，j都加上volatile关键字。

办法2：为read/write函数都加上synchronized关键字。

如果i，j只需要初始化一次，则后续值就不会再变了，还有办法3，为其加上final关键字。

之所以能解决问题，是因为同volatile一样，final关键字也有相应的happen-before语义：

（1）对final域的写（构造函数内部），happen-before于后续对final域所在对象的读。

（2）对final域所在对象的读，happen-before于后续对final域的读。

通过这种happen-before语义的限定，保证了final域的赋值，一定在构造函数之前完成，不会出现另外一个线程读取到了对象，但对象里面的变量却还没有初始化的情形，避免出现构造函数溢出的问题。

关于final和volatile的特性与背后的原理，到此为止就讲完了，在后续Concurrent包的源码分析中会反复看到这两个关键字的身影。

接下来总结常用的几个happen-before规则。

happen-before规则总结

（1）单线程中的每个操作，happen-before于该线程中任意后续操作。

（2）对volatile变量的写，happen-before于后续对这个变量的读。

（3）对synchronized的解锁，happen-before于后续对这个锁的加锁。

（4）对final变量的写，happen-before于final域对象的读，happen-before于后续对final变量的读。

四个基本规则再加上happen-before的传递性，就构成JMM对开发者的整个承诺。在这个承诺以外的部分，程序都可能被重排序，都需要开发者小心地处理内存可见性问题。

图1-9表示了volatile背后的原理。

图1-9从底向上看volatile背后的原理

综合应用：无锁编程

提到多线程编程，就绕不开“锁”，在Java中就是指synchronized关键字和Lock。在Linux中，主要是指pthread的mutex。但锁又是性能杀手，所以很多的前辈大师们研究如何可以不用锁，也能实现线程安全。无锁编程是一个庞大而深入的话题，既涉及底层的CPU架构（例如前面讲的内存屏障），又涉及不同语言的具体实现。在

一写一读的无锁队列：内存屏障

一写一读的无锁队列即Linux内核的kfifo队列，一写一读两个线程，不需要锁，只需要内存屏障。

一写多读的无锁队列：volatile关键字

在Martin Fowler关于LMAX架构的介绍中，谈到了Disruptor。Disruptor是一个开源的并发框架，能够在无锁的情况下实现Queue并发操作。

Disruptor的RingBuffer之所以可以做到完全无锁，也是因为“单线程写”，这是“前提的前提”。离开了这个前提条件，没有任何技术可以做到完全无锁。借用Disruptor官方提到的一篇博客文章Sharing Data Among Threads Without Contention，也就是single-writerprinciple。

在这个原则下，利用 volatile 关键字可以实现一写多读的线程安全。具体来说，就是RingBuffer有一个头指针，对应一个生产者线程；多个尾指针对应多个消费者线程。每个消费者线程只会操作自己的尾指针。所有这些指针的类型都是volatile变量，通过头指针和尾指针的比较，判断队列是否为空。

多写多读的无锁队列：CAS

同内存屏障一样，CAS（Compare And Set）也是CPU提供的一种原子指令。在第2章中会对CAS进行详细的解释。

基于CAS和链表，可以实现一个多写多读的队列。具体来说，就是链表有一个头指针head和尾指针tail。入队列，通过对tail进行CAS操作完成；出队列，对head进行CAS操作完成。

在第3章讲Lock的实现的时候，将反复用到这种队列，会详细展开介绍。

无锁栈

无锁栈比无锁队列的实现更简单，只需要对 head 指针进行 CAS操纵，就能实现多线程的入栈和出栈。

在第4章讲工具类的实现的时候，会用到无锁栈。

无锁链表

相比无锁队列与无锁栈，无锁链表要复杂得多，因为无锁链表要在中间插入和删除元素。

在后面，介绍ConcurrentSkipListMap实现的时候，会讲到并发的跳查表。其实现就是基于无锁链表的，到时会详细展开论述。

本篇给大家讲解的内容是JDK源码剖析之多线程基础——final关键字/无锁编程

下篇文章给大家介绍的内容是JDK源码剖析之Atomic类——AtomicInteger和AtomicLong