转载自    http://www.cnblogs.com/chenssy/p/6393321.html

无论处理器、JVM、编译器都会都保证程序正确的前提下尽可能的对指令执行效率进行优化,进行指令重排等操作。而要保证程序的执行结果的正确,则必须要遵循JMM中规定的happens-before原则。

在Java内存模型(JMM)中,如果一个操作的执行结果需要对另一个操作可见,那么两个操作必须要存在happens-before关系。 happens-before原则非常重要,它是判断数据是否存在竞争,线程是否安全的主要依据,保证了多线程环境下的可见性,依据这个原则可以解决并发 操作可能存在的所有冲突问题。

happens-before原则主要包含单线程程序次序规则,锁定规则,volatile变量可见性规则,传递性规则,线程启动、中断、终结join规则,对象的终结规则(初始化完成先发生于它的销毁操作)

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happens-before原则规则:

  1. 程序次序规则:一个线程内,按照代码顺序,书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作;
  2. 锁定规则:一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作;
  3. volatile变量规则:对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作;
  4. 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;
  5. 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;
  6. 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;
  7. 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;
  8. 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;

我们来详细看看上面每条规则(摘自《深入理解Java虚拟机第12章》):

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:这个规则比较好理解,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: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。

传递规则:提现了happens-before原则具有传递性,即A happens-before B , B happens-before C,那么A happens-before C

线程启动规则: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。

线程终结规则: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。

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:

  1. 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
  2. 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
  3. 在CountDownLatch上的倒数操作Happens-Before CountDownLatch#await()操作
  4. 释放Semaphore许可的操作Happens-Before获得许可操作
  5. Future表示的任务的所有操作Happens-Before Future#get()操作
  6. 向Executor提交一个Runnable或Callable的操作Happens-Before任务开始执行操作

这里再说一遍happens-before的概念:如果两个操作不存在上述(前面8条 + 后面6条)任一一个happens-before规则,那么这两个操作就没有顺序的保障,JVM可以对这两个操作进行重排序。如果操作A happens-before操作B,那么操作A在内存上所做的操作对操作B都是可见的。

下面就用一个简单的例子来描述下happens-before原则:

1
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):

  1. 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;
  2. 两个方法都没有使用锁,所以不满足锁定规则;
  3. 变量i不是用volatile修饰的,所以volatile变量规则不满足;
  4. 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。那么怎么修复这段代码呢?满足规则2、3任一即可。

happen-before原则是JMM中非常重要的原则,它是判断数据是否存在竞争、线程是否安全的主要依据,保证了多线程环境下的可见性。

下图是happens-before与JMM的关系图(摘自《Java并发编程的艺术》)

Java内存模型之happens-before的更多相关文章

  1. JVM学习(3)——总结Java内存模型

    俗话说,自己写的代码,6个月后也是别人的代码……复习!复习!复习!涉及到的知识点总结如下: 为什么学习Java的内存模式 缓存一致性问题 什么是内存模型 JMM(Java Memory Model)简 ...

  2. 浅析java内存模型--JMM(Java Memory Model)

    在并发编程中,多个线程之间采取什么机制进行通信(信息交换),什么机制进行数据的同步? 在Java语言中,采用的是共享内存模型来实现多线程之间的信息交换和数据同步的. 线程之间通过共享程序公共的状态,通 ...

  3. JMM(java内存模型)

    What is a memory model, anyway? In multiprocessorsystems, processors generally have one or more laye ...

  4. 《深入理解Java内存模型》读书总结

    概要 文章是<深入理解Java内容模型>读书笔记,该书总共包括了3部分的知识. 第1部分,基本概念 包括"并发.同步.主内存.本地内存.重排序.内存屏障.happens befo ...

  5. Java内存模型深度解析:final--转

    原文地址:http://www.codeceo.com/article/java-memory-6.html 与前面介绍的锁和Volatile相比较,对final域的读和写更像是普通的变量访问.对于f ...

  6. Java内存模型深度解析:volatile--转

    原文地址:http://www.codeceo.com/article/java-memory-4.html Volatile的特性 当我们声明共享变量为volatile后,对这个变量的读/写将会很特 ...

  7. Java内存模型深度解析:顺序一致性--转

    原文地址:http://www.codeceo.com/article/java-memory-3.html 数据竞争与顺序一致性保证 当程序未正确同步时,就会存在数据竞争.java内存模型规范对数据 ...

  8. Java内存模型深度解析:基础部分--转

    原文地址:http://www.codeceo.com/article/java-memory-1.html 并发编程模型的分类 在并发编程中,我们需要处理两个关键问题:线程之间如何通信及线程之间如何 ...

  9. 深入理解java内存模型系列文章

    转载关于java内存模型的系列文章,写的非常好. 深入理解java内存模型(一)--基础 深入理解java内存模型(二)--重排序 深入理解java内存模型(三)--顺序一致性 深入理解java内存模 ...

  10. Java内存模型深度解读

    Java内存模型规范了Java虚拟机与计算机内存是如何协同工作的.Java虚拟机是一个完整的计算机的一个模型,因此这个模型自然也包含一个内存模型——又称为Java内存模型. 如果你想设计表现良好的并发 ...

随机推荐

  1. Eclipse 一直Building Workspace 的解决办法

    Eclipse 一直不停 building workspace完美解决总结 一.产生这个问题的原因多种 1.自动升级 2.未正确关闭  3.maven下载lib挂起 等.. 二.解决总结 (1).解决 ...

  2. linux 单机跨进程通信

    一般来说通过网络通信(比如tcp,udp)或者共享内存的方式肯定可以实现跨进程通信,但现在这里要说的是比较偏但实用的几个方法:利用unix域通信(普通网络连接),利用unix域通信(socketpai ...

  3. Mac 常用命令介绍

    1.查看所有shell cat /etc/shells 2.查看当前使用的shell类型 $ echo $SHELL 3.

  4. Error: [vuex] vuex requires a Promise polyfill in this browser. 与 babel-polyfill 的问题

    Error: [vuex] vuex requires a Promise polyfill in this browser. 与 babel-polyfill 的问题 采用最笨重的解决方案就是npm ...

  5. vue 结合localStorage 来双向绑定数据

    结合localStorage 来双向绑定数据(超级神奇) localStorage.js: const STORAGE_KEY = 'todos_vuejs' export default { fet ...

  6. TensorFlow学习笔记 速记2 报错:failed call to cuDevicePrimaryCtxRetain: CUDA_ERROR_INVALID_DEVICE

    版本: tensorflow-gpu 原因: 在创建session时没有使用我想让它用的gpu 解决方案: 1. 在python程序中: import os os.environ["CUDA ...

  7. jQuery中事件绑定

    一.前言 最近在做项目中要用到jQuery来绑定事件,首先想到的是$(selector).事件名();这样绑定事件的方式,这种方式对事件进行绑定其实也就是bind()方法,但当选择器匹配的元素过多,$ ...

  8. 1. Two Sum【easy】

    1. Two Sum[easy] Given an array of integers, return indices of the two numbers such that they add up ...

  9. 680. Valid Palindrome II【easy】

    680. Valid Palindrome II[easy] Given a non-empty string s, you may delete at most one character. Jud ...

  10. 移动端数据库新王者:realm

    介绍 realm是一个跨平台移动数据库引擎,支持iOS.OS X(Objective-C和Swift)以及Android. 2014年7月发布.由YCombinator孵化的创业团队历时几年打造,是第 ...