当前位置：首页 > news >正文

Java：final的作用和原理介绍

news 来源：原创 2025/5/14 7:36:18

一. final 的作用

class A {private final Object obj;                // #1public A(){this.obj  = new Object();            // $1}public A(Object obj){this.obj  = obj;                     // $2}public void doTest(){Object o1 = new Object();final Object o2 = o1;                // #2Runnable run = new Runnable() {public void run() {System.out.println(o2);}};o1 = new Object();Thread t = new Thread(run);t.start();}
}

1. 语义层面

类中由final修饰的属性#1，方法中由final修饰的变量#2，表示：引用不可变（不能重新赋值）。如果尝试重新赋值，编译器会报错。

2. 多线程可见性

final 的可见性保证仅限于构造函数内的赋值$1、$2（安全发布模式）。

在普通代码块中#2，final 不提供内存屏障，因此：其他线程可能看到 o2 的旧值（尽管实际场景中 HotSpot JVM 可能会优化，但规范不保证）。

如果 o2 的赋值在构造函数内，JVM 会保证可见性。

3. 匿名内部类访问外部变量

在 Java 中，匿名内部类（如 Runnable）访问外部局部变量时，该变量必须是 final 或等效不可变（Java 8 后允许 effectively final）。

代码中，如果移除 final：

但 o2 后续不修改（effectively final），Java 8+ 仍允许编译。
但如果 o2 被修改（如 o2 = new Object();），则必须用 final 修饰。

二. final 的内存语义

根据 JLS §17.5（Java 语言规范）：

final 字段的写入必须在对象的构造函数完成之前完成，才能保证其他线程看到正确的初始值。

final关键字的可见性保证，仅限于对象的构造阶段（即构造函数内的赋值），而不适用于普通赋值。

具体规则如下：

1. final 在构造函数内的赋值（安全发布）

如果一个 final 字段在构造函数内被赋值，JVM 会确保：

该字段的写入不会被重排序到构造函数之外（防止其他线程看到未初始化的值）。
当构造函数执行完毕时，final 字段的值对所有线程可见（类似于 volatile 的初始化安全）。

java示例：

class MyClass {final Object o2;MyClass(Object o1) {this.o2 = o1;  // 构造函数内赋值，保证可见性}
}

安全发布的两种方式：

(1) 构造函数内赋值（显式初始化）

class A {final Object obj;A() {this.obj = new Object();  // 安全发布}
}

(2) 声明时直接赋值（隐式初始化）

class A {final Object obj = new Object();  // 是否安全发布？
}

final 字段在声明时直接赋值，仍然属于安全发布，因为：编译器会将声明时的赋值逻辑放到构造函数中（字节码层面等同于构造函数内初始化）。

上述代码编译后等价于：

class A {final Object obj;A() {this.obj = new Object();  // 编译器自动插入}
}

JVM 会保证这种写法的可见性，其他线程读取 A.obj 时不会看到 null 或未初始化的状态。指令重排序被禁止：JVM 会确保 final 字段的初始化操作不会被重排序到构造函数之外。

2. final 在普通代码块的赋值（无内存屏障）

如果 final 字段在非构造阶段（如普通方法或代码块）赋值，它不会提供任何内存屏障或可见性保证。

Object o1 = new Object();
final Object o2 = o1;  // 普通赋值，无内存屏障

这里的 final 仅表示 o2 引用不可变（不能重新赋值），但不保证其他线程能立即看到 o2 的值。

Object o1 = new Object();
final Object o2 = o1;Runnable run = new Runnable() {public void run() {System.out.println(o2);}
};
o1 = new Object();Thread t = new Thread(run);
t.start();

在这段代码中，final 关键字用于声明局部变量 o2 是不可变的。这意味着一旦 o2 被赋值后，就不能再更改它的引用。

具体来说，在 Java 中，匿名内部类（如这里的 Runnable 实现）不能访问外部作用域中的非 final 局部变量，这是因为这些变量在方法执行结束后可能不再存在，而匿名内部类的对象可能会比方法活得更久。因此，Java 强制要求对外部局部变量的引用必须是 final 或 effectively final（即实际上不会被修改）。

如果去掉 final 关键字，编译器会报错，因为 o2 在匿名内部类中被使用，但它不是 final 的。