Java存储模型有一个happens-before原则,就是如果动作B要看到动作A的执行结果(无论A/B是否在同一个线程里面执行),那么A/B就需要满足happens-before关系。
在介绍happens-before法则之前介绍一个概念:JMM动作(Java Memeory Model Action),Java存储模型动作。一个动作(Action)包括:变量的读写、监视器加锁和释放锁、线程的start()和join()。后面还会提到锁的的。
happens-before完整规则:
(1)同一个线程中的每个Action都happens-before于出现在其后的任何一个Action。
(2)对一个监视器的解锁happens-before于每一个后续对同一个监视器的加锁。
(3)对volatile字段的写入操作happens-before于每一个后续的同一个字段的读操作。
(4)Thread.start()的调用会happens-before于启动线程里面的动作。
(5)Thread中的所有动作都happens-before于其他线程检查到此线程结束或者Thread.join()中返回或者Thread.isAlive()==false。
(6)一个线程A调用另一个另一个线程B的interrupt()都happens-before于线程A发现B被A中断(B抛出异常或者A检测到B的isInterrupted()或者interrupted())。
(7)一个对象构造函数的结束happens-before与该对象的finalizer的开始
(8)如果A动作happens-before于B动作,而B动作happens-before与C动作,那么A动作happens-before于C动作。
volatile语义
到目前为止,我们多次提到volatile,但是却仍然没有理解volatile的语义。
volatile相当于synchronized的弱实现,也就是说volatile实现了类似synchronized的语义,却又没有锁机制。它确保对volatile字段的更新以可预见的方式告知其他的线程。
volatile包含以下语义:
(1)Java 存储模型不会对valatile指令的操作进行重排序:这个保证对volatile变量的操作时按照指令的出现顺序执行的。
(2)volatile变量不会被缓存在寄存器中(只有拥有线程可见)或者其他对CPU不可见的地方,每次总是从主存中读取volatile变量的结果。也就是说对于volatile变量的修改,其它线程总是可见的,并且不是使用自己线程栈内部的变量。也就是在happens-before法则中,对一个valatile变量的写操作后,其后的任何读操作理解可见此写操作的结果。
尽管volatile变量的特性不错,但是volatile并不能保证线程安全的,也就是说volatile字段的操作不是原子性的,volatile变量只能保证可见性(一个线程修改后其它线程能够理解看到此变化后的结果),要想保证原子性,目前为止只能加锁!
volatile通常在下面的场景:
volatile boolean done = false;
while( ! done ){
dosomething();
}
应用volatile变量的三个原则:
(1)写入变量不依赖此变量的值,或者只有一个线程修改此变量
(2)变量的状态不需要与其它变量共同参与不变约束
(3)访问变量不需要加锁
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