JMM中happens-before的原理和使用方法

這篇文章主要介紹“JMM中happens-before的原理和使用方法”，在日常操作中，相信很多人在JMM中happens-before的原理和使用方法問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”JMM中happens-before的原理和使用方法”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

在JMM中有一個很重要的概念對于我們了解JMM有很大的幫助，那就是happens-before規則。happens-before規則非常重要，它是判斷數據是否存在競爭、線程是否安全的主要依據。JSR-133S使用happens-before概念闡述了兩個操作之間的內存可見性。在JMM中，如果一個操作的結果需要對另一個操作可見，那么這兩個操作則存在happens-before關系。

那什么是happens-before呢？在JSR-133中，happens-before關系定義如下：

1. 如果一個操作happens-before另一個操作，那么意味著第一個操作的結果對第二個操作可見，而且第一個操作的執行順序將排在第二個操作的前面。

2. 兩個操作之間存在happens-before關系，并不意味著Java平臺的具體實現必須按照happens-before關系指定的順序來執行。如果重排序之后的結果，與按照happens-before關系來執行的結果一致，那么這種重排序并不非法（也就是說，JMM允許這種重排序）

happens-before規則如下：

1. 程序順序規則：一個線程中的每一個操作，happens-before于該線程中的任意后續操作。

2. 監視器規則：對一個鎖的解鎖，happens-before于隨后對這個鎖的加鎖。

3. volatile規則：對一個volatile變量的寫，happens-before于任意后續對一個volatile變量的讀。

4. 傳遞性：若果A happens-before B，B happens-before C，那么A happens-before C。

5. 線程啟動規則：Thread對象的start()方法，happens-before于這個線程的任意后續操作。

6. 線程終止規則：線程中的任意操作，happens-before于該線程的終止監測。我們可以通過Thread.join()方法結束、Thread.isAlive()的返回值等手段檢測到線程已經終止執行。

7. 線程中斷操作：對線程interrupt()方法的調用，happens-before于被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發生，可以通過Thread.interrupted()方法檢測到線程是否有中斷發生。

8. 對象終結規則：一個對象的初始化完成，happens-before于這個對象的finalize()方法的開始。

以上8條happens-before規則都比較簡單，這里LZ只分析第3條volatile變量規則，分析如下：

從上圖中，我們看到存在4條happens-before關系，它們分別如下：

• 1 happens-before 2 和 3 happens-before 4 是有由程序順序性規則產生的。

• 2 happens-before 3 是由volatile規則產生的。上面提到過，一個volatile變量的讀，總能看到之前對這個volatile變量的寫入。

• 1 happens-before 4 是由傳遞性規則產生的。

讀到這里，可能很多童鞋會把happens-before理解為“時間上的先后順序”，在這里LZ特別強調happens-hefore不能理解為“時間上的先后順序”，下面LZ用一段代碼解釋寫happens-before和“時間上的先后順序”的不同，代碼如下：

public class VolatileTest4 {
    private int a = 0;
    public int getA() {
        return a;
    }
    public void setA(int a) {
        this.a = a;
    }
}

上面代碼就是一組簡單的setter/getter方法，現在假設現在有兩個線程A和B，線程A先(這里指時間上的先執行)執行setA(10)，然后線程B訪問同一個對象的getA()方法，那么此時線程B收到的返回值是對少呢？

答案是：不確定

我們來一次分析下happens-before的各項原則：

1. 這里兩個方法分別是在兩個線程中被調用，不在一個線程中，這里程序順序性就不適用了

2. 代碼中沒有同步快，所有監視器規則也不適用

3. 代碼中變量a是一個普通變量，所以volatile規則也不適用

4. 后面的線程啟動、中斷、終止和對象的終結和這里完全沒有關系，因此這些規則也是不適用的

5. 沒有一條happens-before適用，因此傳遞性規則也不適用

在這里，雖然線程A在時間上先于線程B執行，但是由于代碼完全不適用happens-before規則，因此我們無法確定先B收到的值時多少。也就是說上面代碼是線程不安全的。

對于上面代碼，那我們如何修復線程不安全這個問題呢？這里，我們只要滿足happens-before規則中2、3的任意一種規則就可以了。即要么把setter/getter方法定義為synchronized方法，要么在變量a上加volatile修飾符。

通過上面的例子，我們可以得出結論：一個操作“時間上的先發生”不代表這個操作會happens-before其它操作。那一個操作happens-before其它操作，是否就表示這個操作是“時間上先發生”的呢？答案也是否定的，我們來看看下面一個示例：

int i = 1;
int m = 2;

上面兩個賦值操作在同一個線程中，根據程序順序性規則，“int i = 1;"這個操作happens-before ”int m = 2;“這個操作，但是”int m = 2;“這個操作完全有可能被處理器先執行，這并不影響happens-before原則的正確性。因為這種重排序在JMM中是允許的。

最后我們得出的結論是：時間先后順序與happens-before原則之間基本沒有太大的關系，所以我們在衡量并發安全問題的時候不要受到時間順序的干擾，一切必須以happens-before原則為準。 

到此，關于“JMM中happens-before的原理和使用方法”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！