从另一个角度理解java并发

掌握了Sequential Consistency一致性模型之后，我们重新审视一下java的并发。

我们已经说过，Sequential Consistency只保留进程本地顺序。上文中我们了解到，由于CPU指令重排序、内存多级缓存不一致等问题，硬件层次没有提供Sequential Consistency，需要软件开发人员实现。下面我们就来看一下，在java中如何实现Sequential Consistency。

Java中Sequential Consistency的基础，是JVM的happens-before关系。在Java Language Specification的内存模型中，规定了happens-before关系，正确处理happens-before关系，是java语言正确实现并发的基础。显而易见的是，在同一个线程的代码中，前面的action happens-before 后面的action。然而它后面又说，两个action就算有happens-before关系，在实现中也不一定按照这个顺序发生。重新排序后的顺序只要能产生合法的结果，就可以接受。

It should be noted that the presence of a happens-before relationship between two actions does not necessarily imply that they have to take place in that order in an implementation. If the reordering produces results consistent with a legal execution, it is not illegal.

注意，这里说的是“合法”的结果，并不代表这个“合法”的结果符合你的预期。
更确切的说，两个action如果有happens-before关系，对于和它们没有happens-before关系的代码来说，它们不一定按照这个顺序发生。
举个例子，对于同时访问数据的两个线程来说，一个线程里的写操作在另一个线程里的读操作看来，有可能是乱序的。

More specifically, if two actions share a happens-before relationship, they do not necessarily have to appear to have happened in that order to any code with which they do not share a happens-before relationship. Writes in one thread that are in a data race with reads in another thread may, for example, appear to occur out of order to those reads.

举个例子来看一下吧。假设两个线程X和Y能共同访问两个变量A和B，A和B初始值为0。
在X线程中执行

A=5
B=5

在Y线程中同时读取A和B（实际上java中没法同时原子性的读取两个变量，我们可以先读取B，再读取A），那么有没有可能读取到B=5，A=0呢？直觉上来看，是不可能的。因为X先更新A，后更新B，如果B都读取到了5，那A应该也是5才对。

图片描述

但是java内存模型明确指出，这种情况是有可能的。因为某个编译器认为

A=5
B=5

和

B=5
A=5

也没有什么区别嘛，所以先执行哪个也没关系，所以大刀阔斧的调换了顺序。

图片描述

所以为了得到需要的结果，在编程时需要建立正确的happens-before关系。建立的方法，可以参考java语言规范。

比如java语言规范就规定了对volatile字段的写入，happens-before后续对该字段的读取。happens-before关系确定以后，不仅让volatile字段的值让所有线程立即可见，还限制了对该字段访问操作的reorder。

具体可以参考如下对volatile关键字的解释。
http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/jsr-133-faq.html#volatile