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1. 什么是java内存模型2. 使用volatile的困惑3. Happens-Before 规则3.1 程序的顺序性规则3.2 volatile变量规则3.3 传递性3.4 管程中锁的规则3.5 线程start()规则3.6 线程join()规则 4. 被我们忽视的final

1. 什么是java内存模型

缓存导致可见性问题，编译优化导致有序性问题，解决方案是按需禁用缓存和编译优化。java内存模型是个很复杂的规范，规范了jvm如何提供按需禁用缓存和编译优化的方法。方法包含volatile、synchronized和final三个关键字，以及六个Happens-Before规则。

2. 使用volatile的困惑

语义含义：例如volatile int x=0；告诉编译器不能使用CPU缓存，对变量x的读写，必须在内存中进行。 使用的困惑，先上代码。

class VolatileExample { int x = 0; volatile boolean v = false; public void writer() { x = 42; v = true; } public void reader() { if (v == true) { // 这里 x 会是多少呢？ } } } 假设线程A执行writer()方法，按照volatile语义，v=true写到内存；同样的，假设线程B执行reader()方法，从内存中读取到v==true, 此时x=0还是42？jdk1,5版本之前x可能是0，1.5之后对volatile语义增强，所以是42，这里涉及到Happens-Before规则。

3. Happens-Before 规则

规则含义：前面一个操作结果对后续操作是可见的。

3.1 程序的顺序性规则

指在一个线程中，按照代码顺序，前面的操作Happens-Before后续任意操作。比如上述代码x=42就发生在v=true之前，所以x变量对后续操作是可见的。

3.2 volatile变量规则

指一个volatile变量的写操作，Happens-Before后续对这个变量的读操作。关联3.3的规则。

3.3 传递性

指A Happens-Before B, B Happens-Before C, 那么A Happens-Before C。 从图中看到：

x=42 Happens-Before v=true, 这是规则1；写变量v=true Happens-Before 读变量v=true，这是规则2；根据规则3，x=42 Happens-Before 读变量v=true, 换句话说，线程B可以读到x=42，x对线程B是可见的。

3.4 管程中锁的规则

指的是：对一个锁的解锁Happens-Before后续对这个锁的加锁。 管程：一种通用的同步术语，在java中的实现是synchronized。 管程中的锁在java中是隐式实现的，例如下面的代码：进入代码块，自动加锁；执行完代码块自动释放锁。加锁和释放锁都是编译器实现的。

synchronized (this) { // 此处自动加锁 // x 是共享变量, 初始值 =10 if (this.x < 12) { this.x = 12; } } // 此处自动解锁

结合此规则：线程A执行完代码块，x=12，线程A释放锁；此时线程B获得锁，线程B能看到线程A对x的写操作，即B看到x=12。

3.5 线程start()规则

指的是：主线程A启动子线程B，那么子线程B可以看到主线程启动子线程B之前的操作。

Thread B = new Thread(()->{ // 主线程调用 B.start() 之前 // 所有对共享变量的修改，此处皆可见 // 此例中，var==77 }); // 此处对共享变量 var 修改 var = 77; // 主线程启动子线程 B.start();

3.6 线程join()规则

指的是：主线程A等待子线程B完成(A调用B的join()方法)，B完成后，A能看到B的操作。

Thread B = new Thread(()->{ // 此处对共享变量 var 修改 var = 66; }); // 例如此处对共享变量修改， // 则这个修改结果对线程 B 可见 // 主线程启动子线程 B.start(); B.join() // 子线程所有对共享变量的修改 // 在主线程调用 B.join() 之后皆可见 // 此例中，var==66

4. 被我们忽视的final

参考文档：JSR 133 (Java Memory Model) FAQ。 final修饰的变量，变量一旦赋值之后就不再变化。两种情况如下：

final int a = 1; a的值不再变化；final MyTest test = new MyTest(); test的引用不再变化。 class FinalFieldExample { final int x; int y; static FinalFieldExample f; public FinalFieldExample() { x = 3; y = 4; } static void writer() { f = new FinalFieldExample(); } static void reader() { if (f != null) { int i = f.x; int j = f.y; } } }

例子展示了final变量如何使用，当某个线程执行reader()， 可以保证线程看到f.x是3，但不保证f.y是4。

类似双重检查创建单例，构造函数的错误重排可能看到final的值发生变化。

public FinalFieldExample() { // bad! x = 3; y = 4; // bad construction - allowing this to escape global.obj = this; }

构造函数逸出，其他线程通过global.obj读取x不一定是3。