1.什么是数据依赖性？
如果两个操作访问同一个变量，且有一个是写操作，此时两个操作就存在数据依赖性。
编译器和处理器可能会对操作做重排序，但是在重排序时，会遵守数据依赖性。编译器和处理器不会改变存在数据依赖关系的两个操作的执行顺序。
但是这里所说的数据依赖性仅针对单个处理器中执行的指令序列和单个线程中执行的操作，不同处理器之间和不同线程之间的数据依赖不被编译器和处理器考虑。
2.as－if－serial语义：
as－if－serial语义：不管怎么重排序（单线程），程序的执行结果不能被改变。编译器，runtime和处理都必须遵守as－if－serial语义。
换句话说，如果程序重排序前后执行结果不被改变，那么这种重排序是被JMM允许的。
3.重排序对多线程的影响：
如上图，线程A对两个操作进行了重排序，使得线程A在未给a赋值时，线程B就已经进入if（flag）。
在单线程程序中，对存在控制依赖的操作重排序，不会改变执行结果（这也是as－if－serial语义允许对存在控制依赖的操作做重排序的原因）；但在多线程下，对存在控制依赖的操作重排序，可能会改变程序执行结果。
happens－before
1.JMM的设计
1）程序员对内存模型的使用。程序员希望内存模型易于理解、易于编程。程序员希望基于一个强内存模型来编写代码。
2）编译器和处理器对内存模型的实现。编译器和处理器希望内存模型对它们的束缚越少越好，这样它们就可以做尽可能多的优化来提高性能。编译器和处理器希望实现一个弱内存模型。
JMM对两种不同性质的重排序（一种是改变程序结果的，另一种不改变），采取了不同的策略：
1）对于会改变程序结果的重排序，JMM要求编译器和处理器必须禁止这种重排序。
2）对于不会改变程序执行结果的重排序，JMM对编译器和处理器不做要求（JMM允许这种重排序）。
3）JMM向程序员提供的happens－before规则能满足程序员的需求。JMM的happens－before规则不但简单易懂，而且也向程序员提供了足够强的内存可见性保证。
4）JMM对编译器和处理器的束缚已经尽可能少。从上面的分析可以看出，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。例如，如果编译器经过细致的分析后，认定一个锁只会被单个线程访问，那么这个锁可以被消除。再如，如果编译器经过细致的分析后，认定一个volatile变量只会被单个线程访问，那么编译器可以把这个volatile变量当作一个普通变量来对待。这些优化不会改变程序的执行结果，又能提高程序执行效率。
2.happens－before的定义
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happens－before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）。
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按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Java平台的具体实现必须要按照happens－before关系指定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果，与按happens－before关系来执行的结果一致，那么这种重排序并不非法。
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），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。
a> as－if－serial语义保证单线程中程序执行结果不被改变，happens－before保证正确同步的多线程程序的执行结果不被改变。
b> as-if-serial语义编写单线程程序的程序员创造了一个幻境：单线程程序是按程序的顺序来执行的。happens－before关系给编写正确同步的多线程程序的程序员创造了一个幻境：正确同步的多线程程序是按happens－before指定的顺序来执行的。
3.happens－before规则
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执行操作ThreadB.join()操作成功返回。