JMM核心概念之Happens-before原则

JMM（Java内存模型）是Java程序员必须理解的一个关键概念之一。在JMM中，Happens-before原则是一个核心概念之一。在本文中，我们将会全面介绍Happens-before原则，并且通过两条示例来说明这个原则。

Happens-before原则的概念

Happens-before原则是一个Java编程中关键的概念，它确定了在Java程序中在一个线程中的操作的顺序以及相关操作之间的依赖关系。简单来说，一个线程中的操作的“Happens-before”关系，用来解决并发环境下的可见性和顺序性问题。

Happens-before规则

下面是Happens-before规则的说明和总结：

• 程序顺序规则：一个线程中的每个操作， Happens-before 于这个线程中的任意后续操作。
• 监听锁规则：对于一个锁的解锁操作 Happens-before 于随后对这个锁的加锁操作。
• volatile变量规则：对一个volatile变量的写操作 Happens-before 于任意后续对这个volatile变量的读操作。
• 传递性规则：如果 A Happens-before B ，B Happens-before C ，那么 A Happens-before C 。

Happens-before原则的应用

下面我们通过两条示例，来说明Happens-before原则在Java编程中的具体应用：

示例1：volatile变量的应用

public class VolatileTest {
   public static void main(String[] args) {
      A a = new A();
      Thread t1 = new Thread(() -> {
         a.change();
      });
      Thread t2 = new Thread(() -> {
         a.check();
      });

      t1.start();
      t2.start();
   }

   static class A {
      private volatile int num = 0;

      public void change() {
         num = 1;
      }

      public void check() {
         while (num == 0) {}
         System.out.println("Done!");
      }
   }
}

在这个示例中，我们定义了一个A类，它的num属性是volatile类型的，代表它是一个多线程可见的变量。我们在线程t1中调用了change方法修改了num的值，而在线程t2中则循环检查了num的值。在这个示例中，由于num是volatile类型的，所以t2线程中的num变量的值在t1线程中修改后一定是可见的。这是因为在volatile变量规则中写操作 Happens-before 于任意后续对这个volatile变量的读操作。

示例2：传递性规则的应用

public class TransferTest {
   public static void main(String[] args) {
      A a = new A();
      Thread t1 = new Thread(() -> {
         a.change();
      });
      Thread t2 = new Thread(() -> {
         a.check();
      });

      t1.start();
      t2.start();
   }

   static class A {
      private int num = 0;
      private boolean flag = false;

      public void change() {
         num = 1;
         flag = true;
      }

      public void check() {
         if (flag) {
            System.out.println(num + 2);
         }
      }
   }
}

在这个示例中，我们定义了一个A类，它的num属性是普通的int类型的，代表一个普通变量，而flag则是boolean类型的。我们在线程t1中调用了change方法先修改了num的值，再将flag置为了true。而在线程t2中，我们只检查了flag的值，如果flag为true，则输出num+2。在这个示例中，由于flag的值会在num之后变为true，所以num变量的值在t2线程中是可见的。这是因为传递性规则明确规定了如果 A Happens-before B ，B Happens-before C ，那么 A Happens-before C 。

结论

在Java编程中，我们必须要理解Happens-before原则，并且要能够应用Happens-before规则解决并发问题。只有掌握了Happens-before原则，我们才能写出可靠和高性能的多线程程序。