JMM之先行发生原则（happens-before）详解

1、概述

在JMM规范下，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happers-before(先行发生)原则。

例如

int x = 10 ;

int y = x;

这两行代码中第二个操作 y=x ，因为需要将x值赋值给y，所以第一行代码的结果需要对第二行代码可见。也就是第一行代码happers-before第二行代码。

有些朋友看了可能觉得，作者说的不是废话嘛，这两行代码肯定是先执行第一行再执行第二行。答案肯定是的，因为y的值依赖x的值，这属于JMM规范happens-before原则内的，所以会按照代码编写顺序执行。假如没有happens-before原则，则y的值可能就不会等于10，可见happens-before原则的重要性。

happens-before原则是判断数据是否存在竞争，线程是否安全的非常有用的手段。依赖这个原则，我们可以通过几条简单的规则，解决并发环境下两个操作之间是否可能存在冲突的所有问题，而不需要陷入Java内存模型苦涩难懂的底层编译原理之中。

那接下来我们就说说happens-before都有那些具体原则。

2、happens-before具体原则

• 次序规则

一个线程内，按照代码顺序，写在前面的操作先行发生于写在后面的操作。

注意：这里是一个线程内，如果是多个线程这不属于happens-before原则

int x = 10;

int y = 20;

在一个线程内 在执行y=20 时，x肯定是10；但是如果在多线程下由于编译器优化，指令重排序 在执行y=20时，x可能等于0

• 锁定规则

一个unlock操作先行发生于后面（这里的”后面“是指时间上的先后）对同一把锁的lock操作；

    static Lock lock = new ReentrantLock();public static void main(String[] args) {lock.lock();try {System.out.println("------锁定1");} finally {//解锁lock.unlock();}//再次锁定  第二次加锁操作肯定是发生在上一次解锁 之后lock.lock();try {System.out.println("------锁定2");} finally {lock.unlock();}}

• volatile变量规则

对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作，前面的写对后面的读是可见的，这里的”后面“也是指时间上的先后。

咱们都知道被volatile修饰的变量，拥有JMM三大特性的可见性和有序性。对于同一个共享volatile变量，线程A修改了变量值，则其他线程立马就可以看到。

static volatile Boolean flag = false;public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {if (!flag) {System.out.println("--正常运行");}System.out.println("--终止");}, "t1").start();new Thread(() -> {//更改volatile 变量值，t1线程立马就能收到flag = true;System.out.println("终止线程t1");}, "t2").start();}

看到这里是不是就知道了，为啥 volatile 修饰变量，变量具有可见性和有序性，其实底层是happens-before原则制定的。

• 传递性规则

如果操作A先行发生于操作B，操作B先行发生于操作C，那么操作A肯定先行发生于C。

• 线程启动规则

Thread对象的start()方法先行发生于此线程中执行的所有代码。

public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {/*** 线程内操作 后执行*/System.out.println("线程执行内容1");System.out.println("线程执行内容2");}, "t1");// start()方法先执行t1.start();}

• 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，可以通过Thread.interrupted()或者isInterrupted()检测到是否有中断发生。

Thread t1 = new Thread(() -> {//检查线程中断标识位是否被设置为truewhile (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("---正常执行");}System.out.println("被中断");}, "t1");//线程1启动t1.start();new Thread(() -> {System.out.println("将t1 线程中断标识位设置为true");t1.interrupt();}, "t2").start();

---正常执行
.....
.....
---正常执行
---正常执行
---正常执行
---正常执行
将t1 线程中断标识位设置为true
---正常执行
被中断 

• 线程终止规则

线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，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。

• 对象终结规则

一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）先行发生于它的finalize()方法的开始。

这条规则指出，一个对象在被垃圾回收之前必须已经进过初始化，垃圾回收不可能也不能去回收一个根本不存在的对象。

3、总结

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。

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，那么这种重排序是可以正常执行的。