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JSR-133使用happens-before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。因此,JMM可以通过happens-before关系向程序员提供跨线程的内存可见性保证(如果A线程的写操作a与B线程的读操作b之间存在happensbefore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)。
《JSR-133:Java Memory Model and Thread Specification》对happens-before关系的定义如下
上面的1)是JMM对程序员的承诺。 从程序员的角度来说,可以这样理解happens-before关系:如果A happens-before B,那么Java内存模型将向程序员保证——A操作的结果将对B可见,且A的执行顺序排在B之前。注意,这只是Java内存模型向程序员做出的保证!
上面的2)是JMM对编译器和处理器重排序的约束原则。 正如前面所言,JMM其实是在遵循一个基本原则:只要不改变程序的执行结果(指的是单线程程序和正确同步的多线程程序)编译器和处理器怎么优化都行。JMM这么做的原因是:程序员对于这两个操作是否真的被重排序并不关心,程序员关心的是程序执行时的语义不能被改变(即执行结果不能被改变)。因此,happens-before关系本质上和as-if-serial语义是一回事。
《JSR-133:Java Memory Model and Thread Specification》定义了如下happens-before规则
示例:volatile写-读建立的happens-before关系图
2 happens-before 3是由volatile规则产生。前面提到过,对一个volatile变量的读,总是能看
到(任意线程)之前对这个volatile变量最后的写入。因此,volatile的这个特性可以保证实现 volatile规则。1 happens-before 4是由传递性规则产生的。这里的传递性是由volatile的内存屏障插入策略和volatile的编译器重排序规则共同来保证的。
示例:start()规则
假设线程A在执行的过程中,通过执行ThreadB.start()来启动线程B;同时,假设线程A在执行ThreadB.start()之前修改了一些共享变量,线程B在开始执行后会读这些共享变量。下图是该程序对应的happens-before关系图。示例:join()规则
假设线程A在执行的过程中,通过执行ThreadB.join()来等待线程B终止;同时,假设线程B在终止之前修改了一些共享变量,线程A从ThreadB.join()返回后会读这些共享变量。下图是该程序对应的happens-before关系图。2 happens-before 4由join()规则产生;4 happens-before 5由程序顺序规则产生。根据传递性规则,将有2 happens-before 5。这意味着,线程A执行操作ThreadB.join()并成功返回后,线程B中的任意操作都将对线程A可见。
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