0. 前言

介紹Happens-before規(guī)則前，需要對JMM(Java Memory Model)有一定了解（可以閱讀參考目錄中6-12（強烈推薦））。
簡單來說，程序員寫程序是按照順序一致性模型編寫代碼，目的是得到正確的執(zhí)行結(jié)果，即順序一致性模型下的執(zhí)行結(jié)果。但是出于執(zhí)行效率等原因，編譯器在編譯時、處理器在執(zhí)行時可能進行指令重排以提高程序運行效率，JMM保證在正確同步的情況下得到的結(jié)果與順序一致性模型得到的結(jié)果相同。

0.1 為什么會執(zhí)行結(jié)果可能會有不同？

在順序一致性模型中，只有一個單一的全局內(nèi)存，所有線程的操作直接在此內(nèi)存中反映，對后續(xù)執(zhí)行的線程可見。

順序一致性內(nèi)存模型示意圖

但是在java中，系統(tǒng)的資源分配是以進程為單位，線程享有所在進程的資源，但是每個線程會有自己的工作內(nèi)存（包括但不限于寄存器、高速緩存等），工作內(nèi)存中的內(nèi)容是主內(nèi)存中內(nèi)容的拷貝，線程執(zhí)行時修改的是工作內(nèi)存中的內(nèi)容，這樣的話修改就不一定會被別的線程觀察到。

java多線程運行內(nèi)存示意圖

1. 并發(fā)的三大基礎(chǔ)概念

原子性、可見性、有序性

1.1 原子性

一個操作集合，要么全部執(zhí)行，要么全不執(zhí)行，即不能在執(zhí)行的中途中斷。

一般來說只有簡單的讀取、賦值（不包括變量間的賦值）、CAS操作才是原子操作。
tip:java中的long、double類型的變量的讀寫是不具有原子性的。
java中保證原子操作的手段：synchronized、lock、volatile（對long、double）、CAS等。

1.2 可見性

當(dāng)多個線程訪問共享變量時，某個線程對其作出修改后，其他線程是否能觀察到此修改。

因為線程執(zhí)行時，修改的是工作內(nèi)存的數(shù)據(jù)，工作內(nèi)存對其他線程是不可見的，所以在此修改同步到主內(nèi)存之前，對其他線程來說，此修改都是不可見的。
java中保證可見性的手段：鎖、volatile。
其中可見性關(guān)系的描述即為Happens-before規(guī)則，如果A Happens-before B則A中的修改均對B可見。

1.3 有序性

程序的執(zhí)行順序按照代碼的先后順序執(zhí)行。

由于JMM允許編譯器和處理器進行指令重排來進行優(yōu)化，這種優(yōu)化如果沒有限制條件的話可能會影響多線程程序的執(zhí)行結(jié)果，所以要添加一定的限制條件，即Happens-before規(guī)則。
如果兩個操作具有Happens-before關(guān)系，則會保證他們的有序性。

2. Happens-before規(guī)則

Happens-before規(guī)則具體包含以下內(nèi)容：

1. 程序次序規(guī)則：一個線程內(nèi)，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作；
2. 鎖定規(guī)則：一個unLock操作先行發(fā)生于后面對同一個鎖額lock操作；
3. volatile變量規(guī)則：對一個變量的寫操作先行發(fā)生于后面對這個變量的讀操作；
4. 傳遞規(guī)則：如果操作A先行發(fā)生于操作B，而操作B又先行發(fā)生于操作C，則可以得出操作A先行發(fā)生于操作C；
5. 線程啟動規(guī)則：Thread對象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每個一個動作；
6. 線程中斷規(guī)則：對線程interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發(fā)生；
7. 線程終結(jié)規(guī)則：線程中所有的操作都先行發(fā)生于線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結(jié)束、Thread.isAlive()的返回值手段檢測到線程已經(jīng)終止執(zhí)行；
8. 對象終結(jié)規(guī)則：一個對象的初始化完成先行發(fā)生于他的finalize()方法的開始；

3. 總結(jié)

寫代碼時是按照順序一致性模型寫代碼，但是在實際情況下，由于工作內(nèi)存的存在和優(yōu)化的需求，多線程時程序的結(jié)果并不一定是想要的結(jié)果，為了避免這種情況發(fā)生，使用volatile/Lock等手段，保證滿足Happens-before規(guī)則的代碼的正確性，從而保證程序結(jié)果的正確性。

4. 參考

1. happens-before俗解
2. 【死磕Java并發(fā)】-----Java內(nèi)存模型之happens-before
3. 【Java并發(fā)編程】之十六：深入Java內(nèi)存模型——happen-before規(guī)則及其對DCL的分析（含代碼）
4. 【死磕Java并發(fā)】—–深入分析volatile的實現(xiàn)原理
5. 你真的了解volatile關(guān)鍵字嗎？
6. 深入理解Java內(nèi)存模型（一）——基礎(chǔ)
7. 深入理解Java內(nèi)存模型（二）——重排序
8. 深入理解Java內(nèi)存模型（三）——順序一致性
9. 深入理解Java內(nèi)存模型（四）——volatile
10. 深入理解Java內(nèi)存模型（五）——鎖
11. 深入理解Java內(nèi)存模型（六）——final
12. 深入理解Java內(nèi)存模型（七）——總結(jié)
13. 線程的工作內(nèi)存
14. 同一進程中的線程究竟共享哪些資源