Java面试之Happens-Before原则

此篇接上一篇的Java面试之volatile关键字。

首先,这是Java语言中的一个“先行发生”(Happens-Before)的原则。是判断数据是否存在竞争,线程是否安全的非常有用的手段,也是Java内存模型中定义的两项操作之间的偏序关系。

其次,Happens-Before是一种可见性的模型。也就是说,在多线程环境下,原本因为指令重排序的存在会导致数据的可见性问题,也就是A线程修改某个共享变量对B线程不可见。

因此,JMM通过Happens-Before关系向开发人员提供跨越线程的内存可见性保证。如果一个操作的执行结果对另一操作可见,那么这两个操作之间必然存在Happens-Before管理。

注意,Happens-Before关系只是描述结果的可见性,并不表示指令执行的先后顺序,也就是说只要不对结果产生影响,仍然允许指令重排序。

最后,在Java内存模型中有一些“天然的”先行发生关系,这些先行发生关系无须任何同步器协助就已经存在,可以在编码中直接使用。

程序顺序规则(Program Order Rule),在单个线程中,按照程序的顺序,前面的操作Happens-Before于后面的操作。简而言之,如果在代码中操作B出现在操作A之后,那么操作A的结果对操作B是可见的。

程序顺序规则(Program Order Rule)

监视器锁规则(Monitor Lock Rule),一个线程对于一个锁的释放锁操作,一定Happens-Before与后续线程对这个锁的加锁操作。

监视器锁规则(Monitor Lock Rule)

volatile变量规则(Volatile Variable Rule),对volatile变量的写操作Happens-Before于后续对该变量的读操作。

volatile变量规则(Volatile Variable Rule)

线程启动规则(Thread Start Ruler),如果线程A执行操作star(),那么线程A的star()之前的操作Happens-Before线程B中的任意操作。

线程启动规则(Thread Start Ruler)

线程终止规则(Thread Termination Rule),线程中的所有操作都Happens-Before于对此线程的终止检测,我们可以通过join()方法是否结束、isAlive()的返回值等手段检测线程是否已经终止执行。

线程终止规则(Thread Termination Rule)

线程中断规则(Thread Interruption Rule),对线程interrupt()方法的调用Happens-Before于被中断线程的代码检测到中断事件的发生,可以通过interrupted()方法检测到是否有中断发生。

线程中断规则(Thread Interruption Rule)

对象终结规则(Finalizer Rule),一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)Happens-Before于它的finalize()方法的开始。

对象终结规则(Finalizer Rule)

传递性(Transitivity),一个线程中的每个操作,Happens-Before这个线程中的任意后续操作,可以简单认为是as-if-serial。也就是不管怎么重排序,单线程的程序的执行结果不能改变传递性规则,也就是A Happens-Before B,B Happens-Before C,就可以推导出A Happens-Before C。

传递性(Transitivity)

synchronized和volatile

首先,两者都是Java中用于实现多线程并发的关键字,它们的作用和使用方式有所不同:

synchronized用于实现线程之间的同步和互斥,可以保证同一时间只有一个线程能够访问被synchronized保护的代码块或方法。

synchronized实现的是一种悲观锁机制,即线程在访问共享资源之前需要先获取锁定标志,这种方式可能会导致多个线程之间的竞争和阻塞,影响系统的性能。

volatile用于实现多线程之间的共享变量,可以保证被v修饰的变量在多个线程之间可见性,即一个线程修改了该变量的值,其他线程能够立即看到该变量的最新值。

volatile实现的是一种乐观锁机制,即线程之间不会产生阻塞和竞争,因此性能更好。

因此,synchronized和v适用于不同的场景和需求:

如果需要保证线程之间的同步和互斥,避免多个线程同时访问共享资源导致数据不一致和安全问题,可以使用synchronized。

如果需要实现多线程之间的共享变量,保证变量的可见性和一致性,并且线程之间不需要互斥和同步,可以使用volatile。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 200,302评论 5 470
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 84,232评论 2 377
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 147,337评论 0 332
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,977评论 1 272
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,920评论 5 360
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,194评论 1 277
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,638评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,319评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,455评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,379评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,426评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,106评论 3 315
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,696评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,786评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,996评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,467评论 2 346
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,043评论 2 341

推荐阅读更多精彩内容