深入理解Happens-Before原则：以实例解析并发编程的基石

news2024/11/27 14:58:07

在最近的一次面试中面试官问到了Happens-Before原则，作此篇回顾下知识点。

在并发编程中，为了保证程序的正确性和可预测性，我们需要理解并遵循一系列内存访问规则。Happens-Before原则定义了线程间可见性和顺序性的保证。所有此篇文章将通过实例详细介绍Happens-Before原则。

在这里插入图片描述

Happens-Before原则概述

Happens-Before原则是Java内存模型（JMM）中定义的一种偏序关系，用于确定两个操作之间的相对顺序。

如果操作A happens-before 操作B，那么操作A的结果对操作B是可见的，且操作A的执行顺序在操作B之前。这就意味着，当线程B读取到线程A写入的值时，可以确保线程A的写入操作已经发生。

Happens-Before原则的实例解析

单一线程内的操作

在一个线程内，按照程序顺序执行的操作自然满足Happens-Before原则。这是因为单个线程内的操作是顺序执行的，没有并发访问的问题。

举个栗子：

	int a = 1; // 操作A  

	int b = a; // 操作B

在这个例子中，操作A（给变量a赋值为1）happens-before操作B（读取变量a的值并赋给变量b）。所以，操作B读取到的b的值一定是1。

锁的释放与获取

当一个线程释放锁时，它之前对共享变量的修改对其他线程是可见的；当一个线程获取锁时，它可以读取到之前释放锁线程对共享变量的修改。这里，锁的释放操作happens-before锁的获取操作。

举个栗子：

	Object lock = new Object();  

	int sharedVariable = 0;  

	  

	// 线程A  

	synchronized(lock) {  

	    sharedVariable = 1; // 操作A  

	} // 释放锁  

	  

	// 线程B  

	synchronized(lock) {  

	    int temp = sharedVariable; // 操作B  

	} // 获取锁

对于上面的栗子，线程A在释放锁之前将sharedVariable赋值为1（操作A）。由于锁的释放操作happens-before锁的获取操作，线程B在获取锁后读取到的sharedVariable的值一定是1。

volatile变量的写与读

对volatile变量的写操作happens-before后续对该变量的读操作。这就意味着，当一个线程写入一个volatile变量时，其他线程可以立即看到这个修改。

举个栗子：

	volatile boolean flag = false;  

	  

	// 线程A  

	flag = true; // 操作A  

	  

	// 线程B  

	if (flag) { // 操作B  

	    // ...  

	}

上面的代码中，线程A将volatile变量flag设置为true（操作A）。因为volatile变量的写操作happens-before读操作，线程B在读取flag时，一定能够看到其值为true。

线程启动与终止

线程的启动（start）操作happens-before此线程内的任意操作。线程的所有操作都happens-before其他线程检测到该线程已经终止（通过Thread.join()方法或Thread.isAlive()的返回值等方法）。

举个例子：

	Thread thread = new Thread(() -> {  

	    // 线程内操作  

	    System.out.println("xiaowei haoshuai!");  

	});  

	thread.start(); // 操作A  

	thread.join(); // 操作B