Java的Happens-Before 关系

在Java编程中，线程之间的互相影响问题是很受关注的。为了解决这个问题，Java 5 中引入了“并发包”，Java的Happens-Before 关系也就在这个时候被引入了。

什么是Happens-Before关系？

Happens-Before关系是Java并发编程中的一个概念，用于描述不同操作之间的原则和规则。

Happens-Before关系指定了两个或多个操作之间的关系：如果操作 A Happens-Before 操作 B，那么 A 之前的操作必须对 B 产生影响，或者说操作的执行结果对另一个操作具有可见性。

这样，就保证了并发系统中的数据一致性、可靠性、正确性。

Happens-Before规则

Java 官方定义了一组 Happens-Before 规则，规定了在并发编程中的操作之间的关系。这些规则通常被认为是 Java 内存模型的一部分。

以下是 Java Happens-Before 规则的列表：

• 程序顺序规则：如果一个操作事件的执行结果要影响另一个操作事件，则前者 Happens-Before 后者；
• 锁规则： 如果一个线程解锁一个锁，然后另一个线程在同一个锁上加锁，那么第一个线程的所有操作 Happens-Before 于第二个线程的所有操作；
• volatile 规则：如果写入一个 volatile 变量的操作先发生于读取同一个变量的操作，则写操作 Happens-Before 读操作；
• 传递性规则：如果 A Happens-Before B，且 B Happens-Before C，则 A Happens-Before C；
• start() 规则：如果线程 A 执行操作 ThreadB.start() (启动线程 B)，那么线程 A 的所有操作 Happens-Before 于线程 B 中执行的任意操作；
• join() 规则：如果线程 B 调用线程 A.join()（等待线程 A 结束），那么线程 B 中所有操作 Happens-Before 于线程 A 结束后的操作；
• 传递性关系（继承关系）：如果子线程 A 运行并结束，那么子线程 A 中的所有操作 Happens-Before 于执行子线程 A 的线程中的任何操作。

示例

下面是一个使用 Happens-Before 关系的示例：

public class HappensBeforeExample {
   volatile boolean done;
   int result;

   public void write() {
      result = 100;
      done = true;
   }

   public void read() {
      if (done) {
         int tmp = result + 1;
         // Do something with tmp.
      }
   }
}

在上面的代码中，变量 done 和 result 都是 volatile 类型的变量。该程序中的写入操作（write()方法中的两个语句） Happens-Before 读取操作（read()方法中的if语句）。 在该示例中，写入操作 Happens-Before 读取操作，因为写操作先执行，并且写入数据对于读取操作是可见的。

结论

Happens-Before关系是Java的并发模型中非常实用和重要的概念。了解Happens-Before关系原则和规则可以帮助程序员更好地编写高效且不易出错的多线程Java程序。