02 | Java内存模型：看Java如何解决可见性和有序性问题

老师，还差两个规则，分别是： 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()方法检测到是否有中断发生。 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。 所以，个人对于Java内存模型总结起来就是： 1. 为什么定义Java内存模型？现代计算机体系大部是采用的对称多处理器的体系架构。每个处理器均有独立的寄存器组和缓存，多个处理器可同时执行同一进程中的不同线程，这里称为处理器的乱序执行。在Java中，不同的线程可能访问同一个共享或共享变量。如果任由编译器或处理器对这些访问进行优化的话，很有可能出现无法想象的问题，这里称为编译器的重排序。除了处理器的乱序执行、编译器的重排序，还有内存系统的重排序。因此Java语言规范引入了Java内存模型，通过定义多项规则对编译器和处理器进行限制，主要是针对可见性和有序性。 2. 三个基本原则：原子性、可见性、有序性。 3. Java内存模型涉及的几个关键词：锁、volatile字段、final修饰符与对象的安全发布。其中：第一是锁，锁操作是具备happens-before关系的，解锁操作happens-before之后对同一把锁的加锁操作。实际上，在解锁的时候，JVM需要强制刷新缓存，使得当前线程所修改的内存对其他线程可见。第二是volatile字段，volatile字段可以看成是一种不保证原子性的同步但保证可见性的特性，其性能往往是优于锁操作的。但是，频繁地访问 volatile字段也会出现因为不断地强制刷新缓存而影响程序的性能的问题。第三是final修饰符，final修饰的实例字段则是涉及到新建对象的发布问题。当一个对象包含final修饰的实例字段时，其他线程能够看到已经初始化的final实例字段，这是安全的。 4. Happens-Before的7个规则： (1).程序次序规则：在一个线程内，按照程序代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。准确地说，应该是控制流顺序而不是程序代码顺序，因为要考虑分支、循环等结构。 (2).管程锁定规则：一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作。这里必须强调的是同一个锁，而"后面"是指时间上的先后顺序。 (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，这里的"后面"同样是指时间上的先后顺序。 (4).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。 (5).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Thread.join（）方法结束、Thread.isAlive（）的返回值等手段检测到线程已经终止执行。 (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()方法检测到是否有中断发生。 (7).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。 5. Happens-Before的1个特性：传递性。 6. Java内存模型底层怎么实现的？主要是通过内存屏障(memory barrier)禁止重排序的，即时编译器根据具体的底层体系架构，将这些内存屏障替换成具体的 CPU 指令。对于编译器而言，内存屏障将限制它所能做的重排序优化。而对于处理器而言，内存屏障将会导致缓存的刷新操作。比如，对于volatile，编译器将在volatile字段的读写操作前后各插入一些内存屏障。

我思考下认为有三种方式可以实现: 1.声明共享变量abc，并使用volatile关键字修饰abc 2.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。 3.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 如有错误，请给指出错误所在！谢谢大家！谢谢老师！ 听课后感觉对我帮助好大，以前零碎的知识被重新系统的整理。错误的理解也得到修正，感谢老师！

补充一个： 在abc赋值后对一个volatile变量A进行赋值操作，然后在其他线程读取abc之前读取A的值，通过volatile的可见性和happen-before的传递性实现abc修改后对其他线程立即可见

回复tracer的问题@tracer，你说的这个问题其实就是一个happens-before原则。例如有以下代码： int a = 1;//代码1 int b = 2;//代码2 volatile int c = 3;//代码3 int d = 4;//代码4 int e = 5;//代码5 编译器解释这5行代码的时候，会保证代码1和代码2会在代码3之前执行，而代码1和代码2的执行顺序则不一定（这就是重排序，在不影响执行结果的情况下，虚拟机可能会对命令重排。当然所谓的不影响执行结果，java只保证在单线程中不影响执行结果）。代码4和代码5也一定会在代码3之后执行，同理代码4和代码5的执行顺序也是不一定的。 所以这篇文章中你说的那段代码，由于v是volatile修饰的，对v的赋值永远在对x的赋值之后。所以在reader中输出的x一定是42

思考题的通用性表述为：如何保证一个共享变量的可见性？ 有以下方法： 1. 保证共享变量的可见性，使用volatile关键字修饰即可 2. 保证共享变量是private，访问变量使用set/get方法，使用synchronized对方法加锁，此种方法不仅保证了可见性，也保证了线程安全 3. 使用原子变量，例如：AtomicInteger等 4. 最后一种不是办法的办法：保证多个线程是「串行执行」^_^

感悟 ： 老师用第一篇介绍了造成并发问题的由来引出了此文如果解决其中的 可见性、排序性问题 。 有了第一篇做铺垫让此篇看起来更加的流畅 。 尤其以前看书中讲解 happens-before原则只是单单把六个规则点列了出来，很难吃透。此篇文章给出详细的事例逐点分析，使得更好的去理解每个点。 例如 我之前看到的文章都说 在单线程中不会出现有序性问题 ，在多线程中会出现有序性问题。 之前很难理解单线程中没有有序性的问题是什么原因， 原来是happens-before第一条规则限制住了编译器的优化 问题： 第一个例子中添加了 volatile 关键字， 如果例子中 ， v变量没有使用volatile ，那么x会是什么呢 ？？ 答案： 42 我的思考是， 没有了volatile那么规则二就不满足 ， 但是规则一和规则三还是满足 ，虽然 writer()方法修改 v不能让其他立即可见，但是如果是循环调用reader()方法 ，等到可见到 v == true，根据第一条原则 ， x happens-before v ，所以能读到 x=42 老师请问我的判断正确么？ 思考题 ： 一个共享变量在一个线程中修改让另其他线程可见， 那就是解决可见性（缓存）的问题 , happens-before的规则就是用于对可见性进行约束的 按照老师课中所讲 ： 思考如下： 1. 第一条规则同线程中编译会保证顺序性 ， 和问题不符合 2. 第二条规则 ， 使用volatile关键字 ， 这个关键字可以让其他线程写之前先读最新的值，所以保证读到的是最新的值 ，可行 3. 第三条规则 ，传递性， 和问题不符 4. 第四条规则， 使用管程，由于是访问共享变量，如果是在syn中修改值只能保证当前线程下一次进入syn可以看见最新的值，其他线程直接访问还可能不是最新值 ， 不行 5. 第五条规则 ， 如果前提是其他线程都在 主线程修改abc变量后 start()，则可见 6. 第六条规则 ，如果前提是其他线程等 修改abc变量线程 join()执行，则可见 7. Final关键字， 由于final关键字表示已经定义了常量，任意线程都不可以修改， 不可用 综上总结 ： 使用2 添加volatile可行 。在符合某些场景下时，56可让其他线程可见

老师，第一章里提到程序中x=5；x=6可能被重排。可是今天第一个规则里提到，同一个线程里，是顺序的。这两个不就矛盾了吗？

我明白了，写先于读指的是不会因为cpu缓存，导致a线程已经写了，但是b线程没读到的情况。我错误理解成了b要读，一定要等a写完才行

老师你好， 我对『3. 传递性』中您的解释，还是有点疑惑。感觉许多留言的小伙伴们也都有类似的疑惑，还请老师再耐心回答一次。 您提到： > “x=42” Happens-Before 写变量 “v=true” ，这是规则 1 的内容； 我的疑惑：变量 x 和 v 没有任何依赖关系，为什么对 x 的赋值 Happens-Before 对 v 的赋值呢？ 这个 Happens-Before 关系，根据我的理解，不是由规则 1 决定的，而是有 volatile 决定的。如果 v 没有被 volatile 修饰，编译器是可以对 x、v 的赋值语句进行重排的。 不知道我的理解是否有问题？

想问一下老师最后关于逸出的例子，是因为有可能通过global.obj 可能访问到还没有初始化的this对象吗，但是将this赋值给global.obj不也是初始化时才赋值的吗，这部分不太理解，请老师指点一下