final 关键字看上去简单，但是真正深入理解的人可以说少之又少，读完本文你就知道我在说什么了。本文将常规的用法简化，提出一些用法和深入的思考。@pdai

带着BAT大厂的面试问题去理解final

提示

请带着这些问题继续后文，会很大程度上帮助你更好的理解final。@pdai

• 所有的final修饰的字段都是编译期常量吗?
• 如何理解private所修饰的方法是隐式的final?
• 说说final类型的类如何拓展? 比如String是final类型，我们想写个MyString复用所有String中方法，同时增加一个新的toMyString()的方法，应该如何做?
• final方法可以被重载吗? 可以
• 父类的final方法能不能够被子类重写? 不可以
• 说说final域重排序规则?
• 说说final的原理?
• 使用 final 的限制条件和局限性?
• 看本文最后的一个思考题

前言

单例模式在Java开发中是非常经典和实用的一种设计模式，在JDK的内部包的好多api都采用了单例模式，如我们熟悉的Runtime类.

单例模式总的来说有两种创建方式，一种是延迟加载的模式，一种是非延迟加载的模式，今天我们来学习一下基于双检锁延迟加载的单例模式。

什么是单例模式

顾名思义，单例模式指的是在整个程序运行期间，我们只能初始化某个类一次，然后一直使用这个实例，尤其是在多线程的环境下，也要保证如此。

基于双检锁的单例模式

在介绍基于双检锁的单例模式下，我们先思考下如何在使用延迟加载的情况下实现一个单例模式，可能有一些比较年轻的小伙伴，不假思索的就写下了下面的一段代码：

内存屏障是硬件之上、操作系统或JVM之下，对并发作出的最后一层支持。再向下是是硬件提供的支持；向上是操作系统或JVM对内存屏障作出的各种封装。内存屏障是一种标准，各厂商可能采用不同的实现。

本文仅为了帮助理解JVM提供的并发机制。首先，从volatile的语义引出可见性与重排序问题；接下来，阐述问题的产生原理，了解为什么需要内存屏障；然后，浅谈内存屏障的标准、厂商对内存屏障的支持，并以volatile为例讨论内存屏障如何解决这些问题；最后，补充介绍JVM在内存屏障之上作出的几个封装。为了帮助理解，会简要讨论硬件架构层面的一些基本原理（特别是CPU架构），但不会深入实现机制。

在 C 程序代码中我们可以利用操作系统提供的互斥锁来实现同步块的互斥访问及线程的阻塞及唤醒等工作。在 Java 中除了提供 Lock API 外还在语法层面上提供了 synchronized 关键字来实现互斥同步原语, 本文将对 synchronized 关键字详细分析。

带着 BAT 大厂的面试问题去理解 synchronized

• synchronized 可以作用在哪里? 分别通过对象锁和类锁进行举例。
• synchronized 本质上是通过什么保证线程安全的? 分三个方面回答：加锁和释放锁的原理，可重入原理，保证可见性原理。
• synchronized 有什么样的缺陷? Java Lock 是怎么弥补这些缺陷的。
• synchronized 和 Lock 的对比，和选择?
• synchronized 在使用时有何注意事项?
• synchronized 修饰的方法在抛出异常时,会释放锁吗?

  synchronized 修饰的方法，无论方法正常执行完毕还是抛出异常，都会释放锁

• 多个线程等待同一个 synchronized 锁的时候，JVM 如何选择下一个获取锁的线程?

  新来的线程有可能立即获得监视器，而在等待区中等候已久的线程可能再次等待，这样有利于提高性能，但是也可能会导致饥饿现象。

• synchronized 使得同时只有一个线程可以执行，性能比较差，有什么提升的方法?
• 我想更加灵活的控制锁的释放和获取(现在释放锁和获取锁的时机都被规定死了)，怎么办?
• 什么是锁的升级和降级? 什么是 JVM 里的偏斜锁、轻量级锁、重量级锁?
• 不同的 JDK 中对 synchronized 有何优化?

复习一下并发三要素

• 原子性
• 有序性
• 可见性

volatile 关键字解决了并发中的上述三个问题

一、防止重排序

什么是重排序

重排序是指编译器和处理器为了优化程序性能而对指令序列进行重新排序的一种手段。

为什么要重排序

简单来说，就是为了提升执行效率。为什么能提升执行效率呢？我们看下面这个例子：

可以看到重排序之后CPU实际执行省略了一个读取和写回的操作，也就间接的提升了执行效率。
上图的例子只是为了让读者更好的理解为什么重排序能提升执行效率，实际上Java里面的重排序并不是基于代码级别的，从代码到CPU执行之间还有很多个阶段，CPU底层还有一些优化，实际上的执行流程可能并不是上图的说的那样。

什么是多线程

线程是任务调度的基本单位。怎么理解这句话？
任务从 cpu 角度来讲是一条条指令，比如“加”操作、“取”操作、”赋值“操作。
一条和多条指令组成了一句高级语言，也可以说是一行代码。比如 i++，该代码会执行三条指令：

1. 将变量 i 从内存读取到 CPU寄存器；
2. 在CPU寄存器中执行 i + 1 操作；
3. 将最后的结果i写入内存，缓存机制导致可能写入的是 CPU 缓存而不是内存。

多行代码可以被看作是一个任务，在 Java 中可以表示为 Runnable，这个任务的执行要依附于线程。线程调度，实际上是调度提交到线程的一个个任务。

Java异常包含三种类型的异常：

• 检查性异常：（非运行时异常）最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。原则上如果不处理，程序就不能编译通过。
• 运行时异常： 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
• 错误： 错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如，当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。