【面试问题】final 和可以保证可见性吗？

final 关键字在Java中具有多重作用，其中之一是在多线程环境下提供了可见性保证。虽然 final 本身并不是专门设计用来解决多线程可见性问题的，但是在一些特定的场景中，使用 final 可以达到保证可见性的效果。

final 与可见性的关系：

1. 不可变对象：

• 当一个对象被声明为 final 类型时，意味着该对象的引用和状态都是不可变的。由于不可变性，当一个线程对这个对象进行初始化后，其他线程获取到这个对象的引用时，可以确保看到的是初始化完成后的状态，因为不会发生对象状态的改变。

publicclassImmutableObject {
privatefinalintvalue;
publicImmutableObject(intvalue) {
this.value=value;
    }
publicintgetValue() {
returnvalue;
    }
}

在上述例子中，ImmutableObject 类的实例是不可变的，即一旦初始化后，其状态不会发生改变。如果一个线程在构造函数中初始化了该对象，其他线程获取到这个对象的引用后，可以确保看到的是初始化完成后的状态。

2. final 字段：

• 当一个字段被声明为 final 时，对这个字段的写操作将在构造函数执行完成之前完成，并且对其他线程来说，这个 final 字段的值是可见的。

publicclassFinalFieldExample {
privatefinalintfinalField;
publicFinalFieldExample() {
// 对 finalField 的写操作finalField=42;
    }
publicintgetFinalField() {
// 对 finalField 的读操作returnfinalField;
    }
}

在上述例子中，finalField 被声明为 final，并在构造函数中进行了初始化。在构造函数执行完成后，其他线程获取到 FinalFieldExample 实例的引用后，可以确保看到的是 finalField 的最终值。

final 与内存屏障：

在Java内存模型中，final 修饰的字段具有一些特殊的语义，可以被看作是一种轻量级的内存屏障。在Java 5及之后的版本中，对 final 字段的写操作会在构造函数结束前插入一个 StoreStore 屏障，保证了 final 字段的写入操作对于后续读操作的可见性。

这个特性意味着在构造函数中对 final 字段的写入操作对于其他线程来说是可见的，避免了对象的未完全构造状态被其他线程访问的情况。

使用 final 的注意事项：

1. 对象引用的可见性：

• 对象引用的 final 修饰仅保证引用本身的不可变性，而不保证引用对象的状态不可变。如果引用对象是可变的，其他线程仍然可以修改其状态。在使用 final 时，确保对象的状态也是不可变的才能更好地保证可见性。

publicclassMutableObject {
privateintvalue;
publicMutableObject(intvalue) {
this.value=value;
    }
publicintgetValue() {
returnvalue;
    }
publicvoidsetValue(intvalue) {
this.value=value;
    }
}
publicclassFinalReferenceExample {
privatefinalMutableObjectmutableObject;
publicFinalReferenceExample(MutableObjectmutableObject) {
this.mutableObject=mutableObject;
    }
publicMutableObjectgetMutableObject() {
returnmutableObject;
    }
}

在上述例子中，FinalReferenceExample 类包含一个 final 引用 mutableObject，但 mutableObject 对象本身是可变的，其他线程仍然可以修改其状态。

2. 构造函数中的 final 字段：

• 如果在构造函数中对 final 字段进行了写操作，并且其他线程在构造函数执行期间就能获取到该对象的引用，那么其他线程可能看到的是 final 字段的初始值而非最终值。

publicclassIncorrectFinalExample {
privatefinalintfinalField;
publicIncorrectFinalExample() {
// 对 finalField 的写操作finalField=42;
// 其他线程可能在这里获取到对象引用    }
publicintgetFinalField() {
// 其他线程可能看到 finalField 的初始值而非最终值returnfinalField;
    }
}

在上述例子中，由于其他线程可能在构造函数执行期间获取到对象引用，因此它们可能看到的是 finalField 的初始值而非最终值。在使用 final 时，确保在构造函数中对 final 字段的写操作发生在其他线程获取到对象引用之后。