java 8大happen-before原则超全面详解

再来重复下八大原则:

  • 单线程happen-before原则:在同一个线程中,书写在前面的操作happen-before后面的操作。
  • 锁的happen-before原则:同一个锁的unlock操作happen-before此锁的lock操作。
  • volatile的happen-before原则:对一个volatile变量的写操作happen-before对此变量的任意操作(当然也包括写操作了)。
  • happen-before的传递性原则:如果A操作 happen-before B操作,B操作happen-before C操作,那么A操作happen-before C操作。
  • 线程启动的happen-before原则:同一个线程的start方法happen-before此线程的其它方法。
  • 线程中断的happen-before原则:对线程interrupt方法的调用happen-before被中断线程的检测到中断发送的代码。
  • 线程终结的happen-before原则:线程中的所有操作都happen-before线程的终止检测。
  • 对象创建的happen-before原则:一个对象的初始化完成先于他的finalize方法调用。

首先在看本文前,最好先看下《java并发编程实战》之java内存模型这篇文章,对java内存模型有个了解。
happen-before 在这里不能理解成在什么之前发生,它和时间没有任何关系。个人感觉解释成“生效可见于” 更准确。下面通过对这八个原则详细解释来加深对“生效可见于”的理解。


在同一个线程中,书写在前面的操作happen-before后面的操作: 好多文章把这理解成书写在前面先发生于书写在后面的代码,但是指令重排序,确实可以让书写在后面的代码先于书写在前面的代码发生。这是里把happen-before 理解成“先于什么发生”,其实happen-beofre在这里没有任何时间上的含义。比如下面的代码:

 

int a = 3;      //1
int b = a + 1; //2

这里 //2 对b赋值的操作会用到变量a,那么java的“单线程happen-before原则”就保证 //2的中的a的值一定是3,而不是0,5,等其他乱七八糟的值,因为//1 书写在//2前面, //1对变量a的赋值操作对//2一定可见。因为//2 中有用到//1中的变量a,再加上java内存模型提供了“单线程happen-before原则”,所以java虚拟机不许可操作系统对//1 //2 操作进行指令重排序,即不可能有//2 在//1之前发生。但是对于下面的代码:

 

int a = 3;
int b = 4;

两个语句直接没有依赖关系,所以指令重排序可能发生,即对b的赋值可能先于对a的赋值。


同一个锁的unlock操作happen-beofre此锁的lock操作: 话不多说直接看下面的代码:

 

public class A {public int var;private static A a = new A();private A(){}public static A getInstance(){return a;}public synchronized void method1(){var = 3;}public synchronized void method2(){int b = var;}public void method3(){synchronized(new A()){ //注意这里和method1 method2 用的可不是同一个锁哦var = 4;}}
}

 

//线程1执行的代码:
A.getInstance().method1(); 

 

//线程2执行的代码:
A.getInstance().method2(); 

 

//线程3执行的代码:
A.getInstance().method3();

如果某个时刻执行完“线程1” 马上执行“线程2”,因为“线程1”执行A类的method1方法后肯定要释放锁,“线程2”在执行A类的method2方法前要先拿到锁,符合“锁的happen-before原则”,那么在“线程2”method2方法中的变量var一定是3,所以变量b的值也一定是3。但是如果是“线程1”、“线程3”、“线程2”这个顺序,那么最后“线程2”method2方法中的b值是3,还是4呢?其结果是可能是3,也可能是4。的确“线程3”在执行完method3方法后的确要unlock,然后“线程2”有个lock,但是这两个线程用的不是同一个锁,所以JMM这个两个操作之间不符合八大happen-before中的任何一条,所以JMM不能保证“线程3”对var变量的修改对“线程2”一定可见,虽然“线程3”先于“线程2”发生。


对一个volatile变量的写操作happen-before对此变量的任意操作:

 

volatile int a;

 

a = 1; //1

 

b = a;  //2

如果线程1 执行//1,“线程2”执行了//2,并且“线程1”执行后,“线程2”再执行,那么符合“volatile的happen-before原则”所以“线程2”中的a值一定是1。


如果A操作 happen-before B操作,B操作happen-before C操作,那么A操作happen-before C操作:如果有如下代码块:

 

volatile int var;
int b;
int c;

 

b = 4; //1
var = 3; //2

 

c = var; //3
c = b; //4

假设“线程1”执行//1 //2这段代码,“线程2”执行//3 //4这段代码。如果某次的执行顺序如下:
//1 //2 //3 //4。那么有如下推导( hd(a,b)表示a happen-before b):

因为有hd(//1,//2) 、hd(//3,//4) (单线程的happen-before原则)
且hd(//2,//3) (volatile的happen-before原则)
所以有 hd(//1,//3),可导出hd(//1,//4) (happen-before原则的传递性)
所以变量c的值最后为4
如果某次的执行顺序如下:
//1 //3 //2// //4 那么最后4的结果就不能确定喽。其原因是 //3 //2 直接符合上述八大原则中的任何一个,不能通过传递性推测出来什么。


通过对上面的四个原则的详细解释,省下的四个原则就比较显而易见了。这里就不做详细解释了。欢迎积极留言大家一起讨论。



作者:aworker
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来源:简书
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