Java解决可见性和有序性问题：Java内存模型
什么是 Java 内存模型？
Java 内存模型是个很复杂的规范，可以从不同的视角来解读，站在我们这些程序员的视角，本质上可以理解为，
Java 内存模型规范了 JVM 如何提供按需禁用缓存和编译优化的方法。具体来说，这些方法包括 volatile、synchronized 和 final 三个关键字，以及六项 Happens-Before 规则。
Happens-Before 规则：前一个操作的结果对后续操作可见。
前面一个操作的结果对后续操作是可见的
前面一个操作的结果对后续操作是可见的
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程序的顺序性规则程序的顺序性规则程序的顺序性规则程序的顺序性规则
程序的顺序性规则
- 在一个线程中，按照程序顺序，对前部分代码的操作对后面的操作是可见的
- volatile规则
- 对volatile变量的写相对于volatile变量的读可见
- 传递性规则
- a对b可见，b对c可见，则a对c可见
- 管程中锁的规则
- 对一个锁的解锁对后续对这个锁的加锁可见
- 线程 start() 规则
- 指主线程 A 启动子线程 B 后，子线程 B 能够看到主线程在启动子线程 B 前的操作。
-
1 package com.jeek_time.java并发编程实战.二.happensbefore;
2
3 /**
4 * 测试happens-before中的start规则
5 * 主线程中start子线程B，在start B线程时可看到主线程对共享变量的操作， 0 -> 1
6 */
7 class TestStart{
8 static int i=0;
9 public static void main(String[] args) {
10 i=1;
11 final Thread subThreadB = new Thread(() ->{
12 System.out.println(TestStart.i);
13 });
14 subThreadB.setName("子线程B");
15 subThreadB.start();
16 }
17 }
- 线程 join() 规则
- 指主线程 A 等待子线程 B 完成（主线程 A 通过调用子线程 B 的 join() 方法实现），当子线程 B 完成后（主线程 A 中 join() 方法返回），主线程能够看到子线程的操作(共享变量)
- 下面这段代码的结果：先0后1，刚好可印证结论，很有趣。
1 package com.jeek_time.java并发编程实战.二.happensbefore;
2
3 import lombok.SneakyThrows;
4
5 /**
6 * 测试happens-before中的join规则
7 * 指主线程等待子线程 B 完成（主线程通过调用子线程 B 的 join() 方法实现），
8 * 当子线程 B 完成后（主线程中 join() 方法返回），主线程能够看到子线程B的操作(共享变量)
9 */
10 public class TestJoin{
11 static int i = 0;
12 @SneakyThrows
13 public static void main(String[] args) {
14 final Thread subThreadB = new Thread(() ->{
15 TestJoin.i = 1;
16 try {
17 Thread.sleep(1000);
18 } catch (InterruptedException e) {
19 e.printStackTrace();
20 }
21 });
22 subThreadB.setName("子线程B");
23 subThreadB.start();
24
25 System.out.println("返回前：" + TestJoin.i);
26 subThreadB.join();
27 System.out.println("返回后：" + TestJoin.i);
28 }
29
30 }
final
final 修饰变量时，初衷是告诉编译器：这个变量生而不变，可以可劲儿优化。
问题类似于上一期提到的利用双重检查方法创建单例，构造函数的错误重排导致线程可能看到 final 变量的值会变化。
在 1.5 以后 Java 内存模型对 final 类型变量的重排进行了约束。现在只要我们提供正确构造函数没有“逸出”，就不会出问题了。
比如，在构造函数里面将 this 赋值给了全局变量 global.obj，这就是“逸出”，线程通过 global.obj 读取 x 是有可能读到 0 的。因此我们一定要避免“逸出”。
2 final int x;
3 // 错误的构造函数
4 public FinalFieldExample() {
5 x = 3;
6 y = 4;
7 // 此处就是讲this逸出，
8 global.obj = this;
9 }
Happens-Before 规则最初是在一篇叫做 Time, Clocks, and the Ordering of Events in a Distributed System 的论文中提出来的，在这篇论文中，Happens-Before 的语义是一种因果关系。在现实世界里，如果 A 事件是导致 B 事件的起因，那么 A 事件一定是先于（Happens-Before）B 事件发生的，这个就是 Happens-Before 语义的现实理解。
在 Java 语言里面，Happens-Before 的语义本质上是一种可见性，A Happens-Before B 意味着 A 事件对 B 事件来说是可见的，无论 A 事件和 B 事件是否发生在同一个线程里。例如 A 事件发生在线程 1 上，B 事件发生在线程 2 上，Happens-Before 规则保证线程 2 上也能看到 A 事件的发生。
课后思考
有一个共享变量 abc，在一个线程里设置了 abc 的值 abc=3，你思考一下，有哪些办法可以让其他线程能够看到abc==3？
- 声明共享变量abc，并使用volatile关键字修饰abc
- 声明共享变量abc，在synchronized关键字对abc的赋值代码块加锁，由于Happen-before管程锁的规则，可以使得后续的线程可以看到abc的值。
- A线程启动后，使用A.JOIN()方法来完成运行，后续线程再启动，则一定可以看到abc==3
摘自极客时间王宝令老师的课程