安全并发之先行发生原则

先行发生原则,可以帮你判定是否并发安全的,从而不必去猜测是否是线程安全了!

如果Java内存模型中所有有序性都靠volatilesynchronized来完成,那么编写代码会很繁琐,但日常Java开发中并没有感受到这一点,正是因为Java语言的“先行发生”原则。这个原则非常重要,它是判断数据是否存在竞争、线程是否安全的主要依据。

先行发生是Java内存模型中定义的两项操作数之间的偏序关系,如果说操作A先行发生于操作B,就是说在发生操作B之前,操作A产生的影响能被操作B观察到,“影响”包括修改了内存中共享变量的值、发送了消息、调用了方法等。

下面是Java内存模型中一些“天然的”先行发生关系,这些先行发生关系无需任何同步协助器协作即可存在,可以直接在编码中使用。如果两个关系不在此列,而又无法通过这些关系推导出来,它们的顺序就无法保证,虚拟机可以对它们任意重排序


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。

java无须任何手段即可保证上面的先行发生规则成立,下面那个例子看一下:

private int value = 0;

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

public int getValue(){
    return value;
}

假设A、B两个线程,线程A先(时间上的先后)执行setValue(1), 然后线程B调用同一对象的getValue(),那么线程B收到的返回值是什么?

依次分析一下先行发生原则中的各个原则:

由于两个方法分别在不同的线程中被调用,程序次序原则不适用;

没有同步块,自然不会发生lock和unlock操作,管程锁定原则不适用;

value变量没有被volatile修饰,volatile变量原则不适用;

后面的线程启动、中断、终止原则也毫无关系;

没有一个适用的原则,传递性也不适用。

所以说线程B得到的结果不确定是0还是1,换句话说,这里面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。

private volatile int value = 0;

另外,先行发生并不代表一定是先发生!

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。

比如如下代码中,i, j 的取值问题:

//同一个线程中执行 
int i = 1; 
int j = 2;
// doSth...
volt = 10;  // 假设volt为 volatile 修饰的

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。

先行发生原则,可以帮你判定是否并发安全的,从而不必去猜测是否是线程安全了!

—- 摘自《深入理解Java虚拟机》

原文 

http://www.cnblogs.com/yougewe/p/9734255.html

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