Java内存模型之happens-before
从JDK 5 开始,JMM就使用happens-before(先行发生原则)的概念来阐述多线程之间的内存可见性。
在JMM中,如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见,那么这两个操作之间必须存在happens-before关系。
happens-before原则定义如下:
1. 如果一个操作happens-before另一个操作,那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见,而且第一个操作的执行顺序排在第二个操作之前。
2. 两个操作之间存在happens-before关系,并不意味着一定要按照happens-before原则制定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果与按照happens-before关系来执行的结果一致,那么这种重排序并不非法。
下面是Java内存模型下一些“天然的“先行发生关系,可以再编码中直接使用。如果两个操作之间的关系不在此列,并且无法从下列规则推导出来的话,虚拟机可以对它们随意地进行重排序。
(摘自《深入理解Java虚拟机第12章》):
- 程序次序规则(Program Order Rule):在一个线程内,按照程序代码顺序,书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。准确地说,应该是控制流顺序而不是程序代码顺序,因为要考虑分支、循环等结构。
- 锁定规则(Monitor Lock Rule):一个unlock操作先行发生与后面同一个锁的lock操作。这里必须强调的是同一个锁,而”后面“是指时间上的先后顺序。
- volatile变量规则(Volatile Variable Rule):这是一条比较重要的规则,它标志着volatile保证了线程可见性。通俗点讲就是如果一个线程先去写一个volatile变量,然后一个线程去读这个变量,那么这个写操作一定是happens-before读操作的。
- 线程启动规则(Thread Start Rule):Thread 对象的start()方法先行发生与此线程的每一个动作。
- 线程终止规则(Thread Termination Rule):线程中的所有操作都先行发生与对此线程的终止检测,我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值等手段检测到线程已经终止执行。
- 线程中断原则(Thread Interruption Rule):对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生,可以通过Thread.interrupted()方法检测到是否有中段发生。
- 对象终结规则(Finalizer Rule):一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)先行发生与它的finalize()方法的开始。
- 传递性(Transitivity):如果操作A先行发生与操作B,操作B先行发生于操作C,那就可以得出操作A先行发生于操作C的结论。
上面八条是原生Java满足Happens-before关系的规则,但是我们可以对他们进行推导出其他满足happens-before的规则:
- 将一个元素放入一个线程安全的队列的操作Happens-Before从队列中取出这个元素的操作
- 将一个元素放入一个线程安全容器的操作Happens-Before从容器中取出这个元素的操作
- 在CountDownLatch上的倒数操作Happens-Before CountDownLatch#await()操作
- 释放Semaphore许可的操作Happens-Before获得许可操作
- Future表示的任务的所有操作Happens-Before Future#get()操作
- 向Executor提交一个Runnable或Callable的操作Happens-Before任务开始执行操作
参考在此:
深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(最新第二版)周志明 著