阿里面试被问到 Java 内存模型happens-before规则，我直接绿脸！！！

Posted 2021-06-04 CRUD速写大师

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了阿里面试被问到 Java 内存模型happens-before规则，我直接绿脸！！！相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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前言

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在这里插入图片描述

Java内存模型（JMM）

Java内存模型规定

所有的变量都存储在主内存，每条线程都有着自己独立的工作内存
线程的工作内存中保存了被该线程使用的变量的主内存副本（简单来说就是把变量从主内存拷到自己的工作内存中，这就是副本）
线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的数据。
不同线程之间无法访问对方的工作内存中的变量，线程之间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

为什么要这么规定？

因为Java内存模型的主要目的就是定义程序中各种变量的访问规则，来屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各平台下都能达到一致的访问效果。

内存交互操作

对于如何把一个变量从主内存拷贝到工作内存，Java内存模型定义了如下8中操作：

lock (锁定)：作用于主内存的变量，它把一个变量标识为一条线程独占的状态。
unlock (解锁)：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
read (读取)：作用于主内存的变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用。
load (载入)：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中。
use (使用)：作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值得字节码指令时就会执行这个操作。
assign (赋值)：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。
store (存储)：作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便随后write操作使用。
write (写入)：作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中。

如果要把一个变量从主内存拷贝到工作内存，那么就要按顺序执行 read 和 load 操作。
如果是要把变量同步到主内存，那么就要按顺序执行 store 和 write 操作。
对于这些操作只要求按顺序执行，并不是非要连续执行。

除此之外，Java内存模型还规定了，在执行上诉8中操作时必须满足的规则：

如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺序的执行 read 和 load 操作，如果把变量从工作内存中同步回主内存中，就要按顺序的执行 store 和 write 操作。但 Java 内存模型只要求上述操作必须按顺序执行，而没有保证必须是连续执行。
不允许 read 和 load、store 和 write 操作之一单独出现。
不允许一个线程丢弃它的最近 assign 的操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中。
不允许一个线程无原因的（没有发生过任何 assign 操作）把数据从工作内存同步回主内存中。
一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化（load 或 assign ）的变量。即就是对一个变量实施 use 和 store 操作之前，必须先执行过了 load 或 assign 操作。
一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作，但 lock 操作可以被同一条线程重复执行多次，多次执行 lock 后，只有执行相同次数的 unlock 操作，变量才会被解锁。所以 lock 和 unlock 必须成对出现。
如果对一个变量执行 lock 操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前需要重新执行 load 或 assign 操作初始化变量的值。
如果一个变量事先没有被 lock 操作锁定，则不允许对它执行 unlock 操作；也不允许去 unlock 一个被其他线程锁定的变量。
对一个变量执行 unlock 操作之前，必须先把此变量同步到主内存中（执行 store 和 write 操作）

happens-before规则

happens-before又名先行发生规则，通过它可以判断数据是否存在竞争，线程是否安全。

如果两个操作之间具有 happens-before关系，并不意味着钱一个操作必须在后一个操作之前执行！happens-before仅仅要求前一个操作（执行的结果）对后一个操作可见，且前一个操作按顺序排在第二个操作之前。

为什么需要 happens-before?

JVM 会对代码进行编译优化，可能会出现指令重排的现象，为了避免编译优化对并发编程安全性的影响，需要 happens-before规则定义一些禁止优化的场景，来保证并发编程的正确性。

以双重检索单例模式为例：

public class Singleton {


    private static Singleton singleton;
    
    private Singleton() {
        
    }

    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }


}