Java內(nèi)存模型是通過各種操作來定義的，包括對變量的讀/寫操作匆笤，監(jiān)視器的加鎖和釋放操作研侣，以及線程的啟動和合并操作。Java 內(nèi)存模型為程序中所有的操作定義了一個(gè)偏序關(guān)系炮捧，稱之為 Happens-Before 义辕。在并發(fā)編程中，這個(gè)概念尤為重要寓盗。

偏序關(guān)系

偏序關(guān)系?是離散數(shù)學(xué)中集合上的一種關(guān)系灌砖，具有反對稱璧函、自反和傳遞屬性。但對于任意兩個(gè)元素x基显，y來說蘸吓，并不需要一定滿足 x?y 或 y?x 的關(guān)系。例如我們在表達(dá)喜好的時(shí)候撩幽，可以說更喜歡橙子而不是蘋果库继，可以說是更喜歡張學(xué)友而不是樸樹，但我們不必在蘋果和樸樹之間做出明確的喜好選擇窜醉。

在Java中宪萄，如果想保證執(zhí)行操作B的線程看到操作A的結(jié)果（無論A和B是否在同一個(gè)線程中執(zhí)行），那么A和B之間必須滿足 Happens-Before 關(guān)系榨惰。如果兩個(gè)操作之間缺乏 Happens-Before 關(guān)系拜英，那么JVM可以對它們?nèi)我獾刂嘏判颉Ｅe一個(gè)簡單的例子琅催，當(dāng)兩個(gè)線程使用同一個(gè)鎖進(jìn)行同步時(shí)居凶，它們之間的 Happens-Before 關(guān)系如下：

Happens-Before 關(guān)系

Happens-Before規(guī)則

• 程序順序規(guī)則：如果程序中操作A在操作B之前，那么在線程中A操作將在B操作之前執(zhí)行瓷式。
• 監(jiān)視器鎖規(guī)則：在監(jiān)視器鎖上的解鎖操作必須在同一個(gè)監(jiān)視器鎖上的加鎖操作之前執(zhí)行替饿。顯示鎖Lock和內(nèi)置鎖synchronnized在加鎖和解鎖等操作上都有著相同的內(nèi)存語義。
• volatile 變量規(guī)則：對 volatile 變量的寫入操作必須在對該變量的讀操作之前執(zhí)行蒿往。原子變量在讀/寫操作上也有著相同的語義盛垦。
• 線程啟動規(guī)則：在線程上對 Thread.start 的調(diào)用必須在該線程中執(zhí)行任何操作之前執(zhí)行。
• 線程結(jié)束規(guī)則：線程中的任何操作都必須在其他線程檢測到該線程已經(jīng)結(jié)束之前執(zhí)行瓤漏，或者從 Thread.join 中成功返回腾夯，或者在調(diào)用 Thread.isAlive 時(shí)返回false。
• 線程中斷規(guī)則：當(dāng)一個(gè)線程在另一個(gè)線程上調(diào)用 interrupt 時(shí)蔬充，必須在被中斷線程檢測到 interrupt 調(diào)用之前執(zhí)行（通過拋出 InterruptedException蝶俱，或者調(diào)用 isInterrupted 和 interrupted）。
• 對象終結(jié)規(guī)則：對象的構(gòu)造函數(shù)必須在啟動該對象的終結(jié)器之前執(zhí)行完成饥漫。
• 傳遞性：如果操作A在操作B之前執(zhí)行榨呆，并且操作B在操作C之前執(zhí)行，那么操作A必須在操作C之前執(zhí)行庸队。

應(yīng)用

在Java并發(fā)包（java.util.concurrent）中积蜻，基本上所有的類都借助了 Happens-Before 的程序規(guī)則闯割。例如在AQS（AbstractQueuedSynchronnizer）設(shè)計(jì)中，必須要確保調(diào)用tryAcquireShared之前總能成功調(diào)用tryReleaseShared竿拆≈胬或者是在ConcurrentHashMap中，get(key)和相關(guān)的訪問方法返回的任何非空結(jié)果都會有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的插入或者更新事件丙笋。
實(shí)際應(yīng)用中谢澈，舉一個(gè)最簡單的單例模式例子，看下面的代碼：

public class UnsafeLazyInitiallization{
        private static Resource resource;

        public static Resource getInstance(){
            if (resource == null)
                resource = new Resource();
            return  resource;
        }
}

上面這段代碼在單線程環(huán)境中可以正常運(yùn)行御板，但如果在多線程環(huán)境中锥忿，假設(shè)A線程是第一個(gè)調(diào)用getInstance的線程，它將看到resource為null怠肋，然后為設(shè)置resource一個(gè)新的實(shí)例敬鬓。然后線程B調(diào)用getInstance，獲得線程A設(shè)置的新的實(shí)例灶似。當(dāng)然列林，這是理想情況下的可能發(fā)生的情況瑞你，但是需要注意酪惭，線程A寫入resource的操作與線程B讀取resource的操作之間不存在 Happens-Before 關(guān)系，如果在發(fā)布對象時(shí)存在數(shù)據(jù)競爭問題者甲，線程B就不一定能看到resource的正確狀態(tài)春感。我們可以利用監(jiān)視器鎖規(guī)則來對它加以改進(jìn)：

public class SafeLazyInitiallization{
        private static Resource resource;

        public synchronized static Resource getInstance(){
            if (resource == null)
                resource = new Resource();
            return  resource;
        }
}

使用內(nèi)置鎖 synchronized，可以在并發(fā)時(shí)確保只有一個(gè)線程進(jìn)行resource的初始化操作虏缸，這樣鲫懒，進(jìn)入synchronized代碼段的線程與其他線程就可以保持 Happens-Before 關(guān)系。