【JUC】十八、happens-before先行发生原则

1、先行发生原则happens-before

在Java中，Happends-Before本质上是规定了一种可见性， A Happends-Before B，则A发生过的事情对B来说是可见的，不论A事件和B事件是否发生在同一个线程里。

• happens-before体现的是对可见性和有序性的约束。
• happens-before是并发环境下，两个操作是否可能存在冲突的判断依据

y一定等于5？

如果线程A的操作(x=5）先行发生于线程B的操作(y=x），或者说这两个事件存在先行发生原则，那y=5一定成立，反之则不一定，因为x=5的改变可能还没从A线程的工作内存刷回主内存，线程就暂时挂起了。

但如果Java内存模型中的有序性都得靠volatile和synchronized来实现，就非常繁琐，而且日常开发也没见处处加这些关键字，这是因为谁先谁后在先行发生原则里已经立好了规矩。

2、happens-before总原则

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，并不意味着一定要按照happens-before原则制定的顺序来执行，如果重排序之后的执行结果与按照happens-before关系来执行的结果一致，那么这种重排序并不非法

举例：

值日表里写了周一张三，周二李四，但现在张三周一临时有事，和李四换班后，教室还是能打扫干净

3、8条happens-before规则

1> 次序规则：一个线程内，按照代码顺序，写在前面的操作先于写在后面的操作

直白讲就是：同一个线程，前面一个操作把变量x赋值为1，那后面一个操作肯定知道x已经变成1了

2> 锁定规则：一个unLock操作先行发生于后面(这里的"后面"是指时间上的先后)对同一个锁的lock操作

直白说就是：一定是：A线程unlock后，B线程才能对同一个锁lock

Lock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();
try{

}finally{
	//先
	lock.unlock();
}
//后
lock.lock();
try{

}finally{
	lock.unlock();
}

3> volatile变量规则 ：对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作，前面的写对后面的读是可见的，这里的”后面“同样是指时间上的先后

4> 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

5> 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

执行顺序一定是第4行先，第2行后：

Thread t1 = new Thread(() -> {
		System.out.println("QWE");   //后
	},"t1");
t1.start();  //先

6> 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，可以通过Thread.interrupted()检测到是否发生中断。

直白说：检测到中断事件发生（检测到中断标志位变了），是先发生了interrupt方法的调用。一定是先发烧了，温度计才能检测到体温变了。

7> 线程终止规则：线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，我们可以通过isAlive()等手段检测线程是否已经终止执行

直白说：线程中的操作（比如run方法体）先全部执行完，线程才终止

8> 对象终结规则：一个对象的初始化完成(构造函数执行结束) 先行发生于它的finalize()方法的开始

翻译：肯定是先new了一个对象，才能垃圾回收这个对象

4、案例

private int value = 0;

private int getValue(){
	return value;
}

private int setValue(){
	return ++value;
}

现在有线程A和线程B，线程A（在时间上先）调用了setValue方法，然后线程B调用同一对象的getValue方法，那线程B的返回值是？

对照上面的8条规则：

• 两个方法在不同线程，第一条规则用不上
• 两个方法都未加锁，规则2也pass
• 共享变量value没有加volatile，规则3pass
• 先行发生规则不等价于时间上的先，这里目前直接没有已知的先行发生规则，无从传递，pass
• …

⇒ 无法通过happens-before原则推导出线程A happens-before线程B，虽然可以确认在时间上线程A优先于线程B，无法确认线程B获得的结果是什么，所以这段代码不是线程安全的。

怎么修复?

方式一：加synchronized，如下，这样性能损失太大

private int value = 0;

private synchronized int getValue(){
	return value;
}

private synchronized int setValue(){
	return ++value;
}

方式二：把value定义为volatile变量，由于setter方法对value的修改不依赖value的原值，满足volatile关键字使用场景

private volatile int value = 0;

private int getValue(){
	return value;  //利用volatile保证读取操作的可见性
}

private synchronized int setValue(){  //利用synchronized保证复合操作的原子性
	return ++value; 
}

利用volatile保证读取操作的可见性，利用synchronized保证复合操作的原子性，结合使用锁和volatile 变量来减少同步的开销