JMM之happens-before

happens-before是JMM的核心概念,也是理解volatile关键字的基础,如果想彻底掌握JMM和并发编程,happens-before是关键

  1. 首先,从JMM的设计意图来讲,在设计JMM的时候,需要考虑两个问题
  1. 程序员对内存模型的使用,程序员希望内存模型易于理解、易于编程,即:在编写代码的时候,有一个强内存模型
  2. 编译器和处理器的角度来说,希望内存模型对它的束缚越少越好,这样就可以尽可能的对性能进行优化,即: 编译器和处理希望实现一个弱内存模型
  1. 基于以上两点,在设计JMM的时候,找到了一个好的平衡点,一方面要为程序员提供足够的内存可见性保障,另一方面,对编译器和处理器的限制要尽量的宽松

如下案例

double pi = 3.14; //A
double r = 1;   //B 
double area =  pi * r * r; //C
  1. 以上代码中存在3个happens-before关系
  • A happens-before B
  • B happens-before C
  • A happens-before C
  1. 其中,2和3是必须的,但是1不是必须的,1和2的执行顺序并不会影响执行的结果,因此JMM把happens-before要求禁止的重排序分为了一下两类
  • 会改变程序的执行结果的重排序
  • 不会改变程序执行结果的重排序
  1. 因此,JMM对于不同性质的重排序,采取了不同的策略,如:
  • 对于会改变程序执行结果的重排序,JMM要求编译器和处理器必须禁止这种重排序
  • 对于不会改变程序执行结果的重排序,JMM对编译器和处理不做要求(其实JMM允许这种重排序)
  1. JMM对编译器和处理器的约束已经尽可能的少,其基本原则是,只要不改变程序的执行结果(单线程程序和正确同步的多线程程序),编译器和处理器可以随意优化,如,如果编译器经过细致的分析后,认定一个锁只会被单线程程序访问,那么这个锁可以被消除,再如,如果编译器经过细致的分析后,认定一个volatile类型的变量,只会被单个的线程访问,那么编译器可以把这个volatile变量当作一个普通变量来对待,这些优化都不会改变程序的执行结果,却又可以提高程序的执行效率

happens-before的定义

  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会对第二个操作可见,而且第一个操作的执行顺序会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Java平台的具体实现必须要按照happens-before关系指定的顺序来执行,如果重排序之后的结果,与按happens-before关系执行的结果一致,那么这种重排序并不非法(也就是说,JMM允许这种重排序)
  3. 其实对于2中,程序员对于两个操作是否重排序并不关心,我们关心的是执行的结果不能被更改,因此,happens-before的本质和as-if-serial语义基本就是一回事。

as-if-serial

  1. as-if-serial语义保证单线程程序的执行结果不被改变,happens-before关系保证正确同步的多线程程序的执行结果不被改变
  2. as-if-serial语义给编写单线程程序创造一个幻境,单线程程序是按照程序的顺序来执行的。happens-before关系给编写正确的多线程程序员创造了一个幻境,正确同步的多线程程序是按照happens-before指定的顺序来执行的
  3. as-if-serial和happens-before这么做的目的,就是为了在不改变程序执行结果的前提下,尽可能的提高程序执行的并行度

happens-before规则

  1. 程序顺序规则:一个线程中的每个操作,happens-before于该线程的任意后续操作
  2. 监视器规则:归于锁的解锁,happens-before与随后对这个锁的加锁
  3. volatile规则:对于一个volatile域的写,happens-before于任意后续对这个volatile域的读
  4. 传递性: 如果A happens-before B,且B happens-before C,那么A happens-before C
  5. start()规则:如果线程A执行操作ThreadB.start()(启动B线程),那么A线程的ThreadB.start()操作happens-before于线程B中的任意操作
  6. join()规则: 如果线程A执行ThreadB.join()并成功返回,那么线程B中的任意操作happens-beofre于线程A从ThreadB.join()操作成功返回

参考:
周志明:《深入理解Java虚拟机》
方腾飞:《Java并发编程的艺术》

写在最后

我的灵魂离我如此遥远,而我的存在却如此的真实

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 158,736评论 4 362
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,167评论 1 291
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,442评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,902评论 0 204
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,302评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,573评论 1 216
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,847评论 2 312
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,562评论 0 197
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,260评论 1 241
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,531评论 2 245
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,021评论 1 258
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,367评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,016评论 3 235
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,068评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,827评论 0 194
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,610评论 2 274
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,514评论 2 269

推荐阅读更多精彩内容