happens-before规则

红太狼 2024-03-17 11:28 45阅读 0赞

###  happens-before背景由来  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">happens-before的概念最初由Leslie Lamport在其一篇影响深远的论文（《Time，Clocks and the Ordering of Events in a Distributed System》）中提出。Leslie Lamport使用 <code>happens-before</code>来定义分布式系统中事件之间的 <code>偏序关系（partial ordering）</code> 。Leslie Lamport在这篇论文中给出了一个分布式算法，该算法可以将该偏序关系扩展为某种 <code>全序关系</code> 。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>JSR-133使用 <code>happens-before</code> 的概念来指定两个操作之间的执行顺序。由于这两个操作可以在一个线程之内，也可以是在不同线程之间</strong>。因此，<strong>JMM可以通过 <code>happens-before</code> 关系向程序员提供跨线程的内存可见性保证</strong>（如果A线程的写操作a与B线程的读操作b之间存在happens-before关系，尽管a操作和b操作在不同的线程中执行，但JMM向程序员保证a操作将对b操作可见）。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###  happens-before规则  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"></th> 
   <th align="left">《JSR-133:Java Memory Model and Thread Specification》定义了如下happens-before规则</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>程序顺序规则</strong></td> 
   <td align="left">一个线程中的每个操作，happens-before于该线程中的任意后续操作。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>监视器锁规则</strong></td> 
   <td align="left">对一个锁的解锁，happens-before于随后对这个锁的加锁。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>volatile变量规则</strong></td> 
   <td align="left">对一个volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>传递性</strong></td> 
   <td align="left">如果A happens-before B，且B happens-before C，那么A happens-before C。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">start()规则</td> 
   <td align="left">如果线程A执行操作ThreadB.start()（启动线程B），那么A线程的ThreadB.start()操作happens-before于线程B中的任意操作。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">join()规则</td> 
   <td align="left">如果线程A执行操作ThreadB.join()并成功返回，那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功返回。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### [happens-before 和 as-if-serial ][happens-before _ as-if-serial] ###

\-----------------------------------------------------------------------------摘自 书名：Java并发编程的艺术 作者：方腾飞；魏鹏；程晓明  
![在这里插入图片描述][c36f7d7a968244329655ade87948b274.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][475edd291cca40729a91087b25123f92.png_pic_center]

--------------------

### 啥是happens-before原则  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">Java的内存模型具备一些<code>天生</code>的有序性规则，不需要任何同步手段就能够保证有序性，这个规则被称为<code>Happens-before</code>原则。</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">如果两个操作的执行次序<code>无法</code>从happens-before原则推导出来，那么它们就<code>无法</code>保证有序性，也就是说虚拟机或者处理器可以随意对它们进行<code>重排序</code>处理。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### happens-before原则  ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"></th> 
   <th align="left">happens-before原则</th> 
   <th align="left"></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>程序次序规则</strong></td> 
   <td align="left">在一个线程内，代码按照编写时的次序执行，编写在后面的操作发生于编写在前面的操作之后</td> 
   <td align="left">这句话的意思看起来是程序按照编写的顺序来执行，但是虚拟机还是可能会对程序代码的指令进行<code>重排序</code>，只要确保在一个线程内最终的结果和代码顺序执行的结果一致即可</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>锁定规则</strong></td> 
   <td align="left">一个unlock操作要先行发生于对同一个锁的lock操作</td> 
   <td align="left">这句话的意思是，无论是在单线程还是在多线程的环境下，如果同一个锁是锁定状态，那么必须先对其执行释放操作之后才能继续进行lock操作</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>volatile变量规则</strong></td> 
   <td align="left">对一个变量的写操作要早于对这个变量之后的读操作</td> 
   <td align="left">根据字面的意思来理解是，如果一个变量使用volatile关键字修饰，一个线程对它进行读操作，一个线程对它进行写操作，那么写入操作肯定要先行发生于读操作</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"><strong>传递规则</strong></td> 
   <td align="left">如果操作A先于操作B，而操作B又先于操作C，则可以得出操作A肯定要先于操作C</td> 
   <td align="left">这一点说明了happens-before原则具备传递性</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">线程启动规则</td> 
   <td align="left">Thread对象的<code>start()</code>方法先行发生于对该线程的任何动作</td> 
   <td align="left">只有start之后线程才能真正运行，否则Thread也只是一个对象而已</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">线程中断规则</td> 
   <td align="left">对线程执行<code>interrupt()</code>方法肯定要优先于捕获到中断信号</td> 
   <td align="left">这句话的意思是指如果线程收到了中断信号，那么在此之前势必要有interrupt()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">线程的终结规则</td> 
   <td align="left">线程中所有的操作都要先行发生于线程的终止检测</td> 
   <td align="left">通俗地讲，线程的任务执行、逻辑单元执行肯定要发生于线程死亡之前</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
   <td align="left"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">对象的终结规则</td> 
   <td align="left">一个对象初始化的完成先行发生于<code>finalize()</code>方法之前</td> 
   <td align="left">这个更没什么好说的了，先有生后有死</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

\-----------------------------------------------------------------------------书名：Java高并发编程详解：多线程与架构设计 作者：汪文君  
![在这里插入图片描述][2ea0864b1dd74bd7ad08a0a3bae6fbba.png_pic_center]

[happens-before _ as-if-serial]: https://blog.csdn.net/weixin_37646636/article/details/130907063
[c36f7d7a968244329655ade87948b274.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/221a431e6e904369928106c9aebf522e.png
[475edd291cca40729a91087b25123f92.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/3074b365b3d746d894dcb3df38fa3e32.png
[2ea0864b1dd74bd7ad08a0a3bae6fbba.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/343201e8e4c2438291d08461b5636fd0.png