Java 使用 happen-before 规则重庆时时踩源码下载平台出租出售重
2018-08-11 22:54

  【布丁源码论坛】企娥3393756370的都知道,JMM(Java 内存模型) 中的 happen-before(简称 hb)规则,该规则定义了 Java 多线程操作的有序性和可见性,防止了编译器重排序对程序结果的影响。

  当一个变量被多个线程读取并且至少被一个线程写入时,如果读操作和写操作没有 HB 关系,则会产生数据竞争问题。

  要想保证操作 B的线程看到操作 A的结果(无论A和B是否在一个线程),那么在A和B之间必须满足 HB 原则,如果没有,将有可能导致重排序。

  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;

  锁定规则:在监视器锁上的解锁操作必须在同一个监视器上的加锁操作之前执行。

  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;

  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;

  线程启动规则:Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每一个动作;

  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;

  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;

  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;

  其中,传递规则我加粗了,这个规则至关重要。如何熟练的使用传递规则是实现同步的关键。

  然后,再换个角度解释 HB:当一个操作 A HB 操作 B,那么,操作 A 对共享变量的操作结果对操作 B 都是可见的。

  同时,如果 操作 B HB 操作 C,那么,操作 A 对共享变量的操作结果对操作 B 都是可见的。

  而实现可见性的原理则是 cache protocol 和 memory barrier。通过缓存一致性协议和内存屏障实现可见性。

  书中提到:通过组合 hb 的一些规则,可以实现对某个未被锁保护变量的可见性。

  楼主接下来,将演示如何通过 volatile 规则和程序次序规则实现对一个变量同步。

  熟悉并发编程的同学肯定要说了,这个 num 变量没有使用 volatile,会有可见性问题,即:t1 线 线程无法感知。

  哈哈,楼主刚开始也是这么认为的,但最近通过研究 HB 规则,我发现,去掉 num 的 volatile 修饰也是可以的。

  所以,上面的小程序中,线程 A 对 num 的修改,线程 B 是完全感知的 —— 即使 num 没有使用 volatile 修饰。

  这样,我们就借助 HB 原则实现了对一个变量的同步操作,也就是在多线程环境中,保证了并发修改共享变量的安全性。并且没有对这个变量使用 Java 的原语:volatile 和 synchronized 和 CAS(假设算的话)。

  这可能看起来不安全(实际上安全),也好像不太容易理解。因为这一切都是 HB 底层的 cache protocol 和 memory barrier 实现的。

  确实有点颠覆之前的观念。之前的观念中,如果一个变量没有被 volatile 修饰或 final 修饰,那么他在多线程下的读写肯定是不安全的 —— 因为会有缓存,导致读取到的不是最新的。

  虽然本文标题是通过 happen-before 实现对共享变量的同步操作,但主要目的还是更深刻的理解 happen-before,理解他的 happen-before 概念其实就是保证多线程环境中,上一个操作对下一个操作的有序性和操作结果的可见性。

  同时,通过灵活的使用传递性规则,再对规则进行组合,就可以将两个线程进行同步 —— 实现指定的共享变量不使用原语也可以保证可见性。虽然这好像不是很易读,但也是一种尝试。

  关于如何组合使用规则实现同步,Doug Lea 在 JUC 中给出了实践。

  从而保证 result 变量的可见性。和我们的第一个例子类似:利用程序次序规则和 volatile 规则实现普通变量可见性。

  而 Doug Lea 自己也说了,这个“借助”技术非常容易出错,要谨慎使用。但在某些情况下,这种“借助”是非常合理的。

  happen-before 原则是 JMM 的核心所在,只有满足了 hb 原则才能保证有序性和可见性,否则编译器将会对代码重排序。hb 甚至将 lock 和 volatile 也定义了规则。