youyichannel

志于道，据于德，依于仁，游于艺！

0%

Java内存模型 —— JMM_04

发表于 更新于 分类于
本文字数： 1.7k 阅读时长 ≈ 2 分钟

happens-before原则

JMM核心概念。

JDK1.5开始，Java使用新的JSR-133内存模型，JSR-133使用happens-before的概念来阐述操作之间的内存可见性。在JMM中，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（可以是在一个线程之内，也可以是在不同线程之间）之间必须要存在happens-before关系。

和程序员密切相关的happens-before规则：

  1. 程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens-before于该线程后的任意后续操作
  2. 监视器锁规则：对一个锁的解锁，happens-before于随后对这个锁的加锁
  3. volatile变量规则：对一个volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读
  4. 传递性：若A happens-before B，且B happens-before C，则A happens-before C
  5. start()规则：如果线程A执行操作ThreadB.start()，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

两个操作之间具有happens-before关系，并不意味前一个操作必须要在后一个操作之前执行。happens-before仅仅要求前一个操作（执行的结果）对后一个操作可见，且前一个操作按顺序排在第二个操作之前。

《JSR-133: Java Memory Model and Thread Specification》 对happens-before关系的定义：

  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。如果重排序之后的执行结果，与按happens-before关系来执行的结果一致，这种重排序并不非法，JMM允许这种重排序。

【🌰栗子】

double pi = 3.14;			// A
double r = 1.0;				// B
double area = pi * r * r;	// C

上述操作存在3个happens-before关系：

  1. A happens-before B
  2. B happens-before C
  3. A happens-before C

这三个happens-before关系中，2和3是必需的，1是不必要的，A、B可以执行重排序（并行执行）。

as-if-serial语义

不管如何重排序，单线程程序的执行结果不能改变。编译器、Runtime和处理器都必须遵守as-if-serial语义。

为了遵循as-if-serial语义，编译器和处理器不会对存在数据依赖关系的操作做重排序，因为这种重排序会改变执行结果。但是，如果操作之间不存在数据依赖关系，这些操作就可能被编译器和处理器重排序。

总结

happens-before关系本质上和as-if-serial语义是一样的。

  1. as-if-serial语义保证单线程内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的程序员创造了一个幻境：单线程程序是按照程序的顺序来执行的
  3. happens-before关系给编写正确同步的多线程程序的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
  4. as-if-serial语义和happens-before规则这么做的目的，都是为了在不改变程序执行结果的前提下，尽可能地提高程序执行的并行度

资料：https://www.bilibili.com/video/BV1VN411T7xX/ 强推 河北王校长

相关文章