并行编程之先行发生原则

先行发生原则(happens-before)

在并发环境下访问变量，我们如何确定该情况下是否线程安全,数据是否存在竞争，根据先行发生原则。

什么是先行发生原则？

指Java内存模式中定义两项操作之间的偏序关系，如果说操作A先行发生于操作B，其实就是说在操作B之前，操作A产生的影响能被操作B观察到，“影响”包括修改内存中的共享变量的值、发送了消息、调用了方法等。

举个例子:

i = 1;//thread-1

j = i;//thread-2

i = 2;//thread-3

如果假设thread-1 先行发生于thread-2那么就是说，j = 1

这里有两个结论

1. thread-2观察到了thread-1的值

2. thread-3无法确定是否发生

也就是说thread-3可发生在thread-1或thread-2期间，所以thread-2的值有可能读到过期的数据，它有可能是1或者2,也就是说，不具备多线程安全.

happens-before法则

程序次序法则:线程中的每一个动作A都happens-before于该线程中的每一个动作B,其中,在线程中,所有的动作B都出现在动作A之后

管程锁定规则:对于一个监视器锁的unLock 操作happens-before于每个后续对同一监视器锁的Lock操作

volatile变量法则:对volatile域的写入操作happens-before于每个后续对同一个yu域的读操作。

线程启动法则:在同一个线程里，对Thread.start的调用会happens-before于每一个启动线程中的动作。

线程终结法则:线程中的所有动作都happens-before于其它线程检测到这个线程已经终结，或者从Thread.jonin调用成功返回，或者Thread.isAlive返回false.

中断法则:一个线程调用另一个线程的interrupt happens-before 于被中断的线程发现中断(通过抛出InterruptedException 或者调用isInterrupted和interrupted)

终结法则:一个对象的构造函数的结束happens-before于这个对象finalizer的开始

传递性:如果 A happens-before 于 B,且 B happens-before 于 C，则 A happens-before 于C。

时间先后顺序于先行发生的原则之间基本没有太大的关系。

比如

//同一个线程中执行

int i = 1;

int j = 2;

根据程序次序规则,”int i = 1”的操作先行发生于”int j = 2”,但是”int j = 2”的代码完全可能先被处理器执行，这并不影响先行发生原则的正确性，因为我们在这条线程中并没有办法感知到这点。

使用先行发生原则考虑以下代码

private int value = 0;

public void setValue(int value){
this.value = value;
}

public int getValue(){
return value;
}

一个线程A setValue,另一个线程 B getValue.那么线程B收到的返回值是什么?我们依次考虑先行发生原则，显然不符合程序次序规则；没有同步块，自然就不会发生Lock和unlock操作，所以管程锁定规则不适用；由于value变量没有被volatile关键字修饰，所以volatile变量规则不适用；后面的线程启动、终止、中断和对象的终结规则和这里完全没有关系。没有适用先行发生的规则，所以传递性就无从谈起，所以这里的操作不是线程安全的

怎么修复呢？getter/setter 定义synchronized方法；或者把value变量定义volatile变量

就回到了先行发生原则上了。

在不符合先行发生原则上的，有时候会出现指令重排现象。之后再说一下指令重排。