深入浅出，理解Java Happens-Before 原则，把握并发编程核心机制

后端

2024-02-01 07:54:57

在Java中，并发编程是一个复杂但重要的领域。Happens-Before原则是确保线程安全的关键概念之一，它定义了内存可见性和操作顺序的规则。理解这一原理对于编写高效且正确的并发程序至关重要。

什么是Happens-Before？

Happens-Before是一种偏序关系，用于保证一个动作的结果对另一个动作的可见性。简单地说，在多线程环境中，如果一个操作A Happens-Before 另一个操作B，则操作A在操作B之前完成，并且其结果可以被操作B访问。

基本规则

Happens-Before原则主要由五项基本规则构成：

程序次序规则：在一个线程内，按照代码顺序执行的两个操作，前面的操作发生在后面的操作之前。
监视器锁规则：一个解锁操作（unlock）happen-before于随后对同一个监视器锁的加锁操作（lock）。
volatile变量规则：对于volatile变量的写入操作happen-before于后续对该变量的读取操作。
线程启动规则：Thread对象的start方法调用happen-before于该线程的任何动作。
线程终止规则：线程的所有动作都happen-before于任一其他线程检测到这个线程已经结束（通过调用join或isAlive）或中断这个线程。

应用案例

使用volatile变量保证可见性

考虑一个简单的场景，其中一个线程更改了共享变量的值。如果没有适当的同步机制，则第二个线程可能不会看到最新的值。使用volatile关键字可以确保修改的可见性。

class VolatileExample {
    private volatile boolean stop = false;

    public void run() {
        while (!stop) {
            // 执行某些操作
        }
    }

    public void requestStop() {
        stop = true;
    }
}

这里，requestStop()方法的赋值操作happen-before于在循环中读取该变量的操作。这确保了修改是可见的。

使用synchronized保证顺序

另一个常见场景涉及多个线程共享一个对象，并且需要按照特定顺序执行操作。使用synchronized关键字可以确保同步块中的操作按预期顺序发生。

class SyncExample {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}