Java并发之原子性，有序性，可见性，以及Happen-Before原则

Posted 2020-10-26 NoYone

原子性

原子性是指一个操作是不可中断的。即使是在多个线程一起执行的时候，操作一旦开始，也不会被其他线程干扰。即原子操作是一个做小操作。

例如 i++，其实经历了读，算，赋值绝对算不上是一个原子操作。一个i = 10这样的赋值操作可以称为原子操作。

java.util.comcurrent.atomic包里都是关于原子操作的类，有时间会另写一篇博客。

有序性

提到有序那必然就有乱序，而乱序是因为jvm的指令重排优化而产生的。

我们要想完全保住有序性，需要给对象加同步锁（synchronized），这样做实际上就是单线程执行了。

可见性

可见性是指当一个线程修改了某一个共享变量的值，其他线程是否能够立即知道这个修改。 

而其他线程看不到实际上是因为每个cpu都有寄存器，有一个线程把寄存器里的值修改了并提交到jvm了，而还有一个cpu的寄存器里存着数据的缓存，等它回头看jvm的时候，发现值已经变了。

Java提供了volatile关键字来保证可见性。

当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。

下面用一段代码来做测试。

public class VisibilityTest extends Thread{
　　//如果没有关键字volatile，会发现这个线程停不掉，可自行测试。
    private volatile boolean stop;

    public void run() {
        int i = 0;
        while (!stop) {
            i++;
        }
        System.out.println("finish loop,i=" + i);
    }

    public void stopIt() {
        stop = true;
    }

    public boolean getStop() {
        return stop;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        VisibilityTest visibilityTest = new VisibilityTest();
        visibilityTest.start();
        visibilityTest.sleep(1000);
        visibilityTest.stopIt();
        System.out.println(visibilityTest.getStop());

    }
}

Happen-Before原则

? 程序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性 a=1 b=a+1

? volatile规则：volatile变量的写，先发生于读，这保证了volatile变量的可见性

? 锁规则：解锁（unlock）必然发生在随后的加锁（lock）前

? 传递性：A先于B，B先于C，那么A必然先于C

? 线程的start()方法先于它的每一个动作 ? 线程的所有操作先于线程的终结（Thread.join()）

? 线程的中断（interrupt()）先于被中断线程的代码

? 对象的构造函数执行结束先于finalize()方法