JVM-happens-before规则

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原则规则

• 程序次序规则
  一段代码在单线程中执行的结果是有序的。注意是执行结果，因为虚拟机、处理器会对指令进行重排序（重排序后面会详细介绍）。虽然重排序了，但是并不会影响程序的执行结果，所以程序最终执行的结果与顺序执行的结果是一致的。故而这个规则只对单线程有效，在多线程环境下无法保证正确性。

• 锁定规则
  无论是在单线程环境还是多线程环境，一个锁处于被锁定状态，那么必须先执行unlock操作后面才能进行lock操作。

• volatile变量规则
  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。

• 传递规则
  如果操作A先行发生于操作B，而操作B又先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生于操作C。

• 线程启动规则
  Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作。假定线程A在执行过程中，通过执行ThreadB.start()来启动线程B，那么线程A对共享变量的修改在接下来线程B开始执行后确保对线程B可见。

• 线程中断规则：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。

• 线程终结规则：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行。假定线程A在执行的过程中，通过制定ThreadB.join()等待线程B终止，那么线程B在终止之前对共享变量的修改在线程A等待返回后可见。

• 对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始。

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

happens-before一例

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private int i = 0;
 
public void write(int j ){
    		i = j;
}
 
public int read(){
    		return i;
}

我们约定线程A执行write()，线程B执行read()，且线程A优先于线程B执行，那么线程B获得结果是什么？；我们就这段简单的代码一次分析happens-before的规则（规则5、6、7、8 + 推导的6条可以忽略，因为他们和这段代码毫无关系）：

• 由于两个方法是由不同的线程调用，所以肯定不满足程序次序规则；

• 两个方法都没有使用锁，所以不满足锁定规则；

• 变量i不是用volatile修饰的，所以volatile变量规则不满足；

• 传递规则肯定不满足。

所以我们无法通过happens-before原则推导出线程A happens-before线程B，虽然可以确认在时间上线程A优先于线程B指定，但是就是无法确认线程B获得的结果是什么，所以这段代码不是线程安全的。

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