说说我对happens-before原则和as-if-serial语义的理解

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前言

对于 happens-before原则 和 as-if-serial语义 到底是什么意思？为什么会出现？解决什么问题？简短的说下我自己的理解

as-if-serial语义

如果单一线程中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

这个重排序的过程并不会影响程序运行的结果，对程序员来说是无感的。所以叫做 as-if-serial “看上去像是连续的”

证明重排序的存在：CPU 乱序执行反证

happens-before原则

JMM中定义的 跨线程内存可见性的规则：对于两个操作A和B，这两个操作可以在不同的线程中执行。如果 A happens-before B，那么可以保证，当A操作执行完后，A操作的执行结果对B操作是可见的

JMM：Java内存模型(Java Memory Model)
屏蔽掉不同硬件和操作系统的内存模型差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问结果。所以对于Java程序员，无需了解底层硬件和操作系统内存模型的知识，只要关注Java自己的内存模型，就能够解决Java语言中的内存可见性问题了

为什么会出现？

因为 CPU缓存和重排序 可能会在多线程并发时导致程序执行结果与程序员代码的执行语义不符

所以JMM定义了一套规则，CPU重排序时需要遵守这些规则

这些规则可以指导程序员写出正确的代码，让程序正确执行

具体规则

共有8项：
1 程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens-before于该线程中的任意后续操作。
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：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()（启动线程B），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。
7 程序中断规则：对线程interrupted()方法的调用先行于被中断线程的代码检测到中断时间的发生。
8 对象finalize规则：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）先行于发生它的finalize()方法的开始。

最后

可以理解为：
1 as-if-serial，单线程程序是按程序的顺序来执行的（可能发生指令重排序，但是程序员无感知）
2 happens-before，正确同步的多线程程序是按执行顺序执行的（正确同步的操作需要程序员完成）
3 as-if-serial语义和happens-before原则，都是为了在不改变程序执行结果的前提下，尽可能地提高程序的执行效率

参考：
as-if-serial规则和happens-before规则的区别
从Java多线程可见性谈Happens-Before原则