线程的概念(三)---Java的内存模型JMM

1、JMM的关键技术点都是围绕着多线程的原子性、可见性和有序性来建立的。

1.1、原子性（Atomicity）

　　原子性是指一个操作是不可中断的。即使是在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程干扰。

　　比如，对于一个静态全局变量int i，两个线程同时对它赋值，线程A给它赋值1，线程B给它赋值为-1。那么不管这两个线程以何种方式、何种步调工作，i的值要么是1，要么是-1。线程A和线程B之间是没有干扰的。这就是原子性的一个特点，不可被中断。

　　但如果我们不使用int型数据而使用long型数据，可能就没有那么幸运了。对于32位系统来说，long型数据的读写不是原子性的（因为long型数据有64位）。也就是说，如果两个线程同时对long型数据进行写入（或者读取），则对线程之间的结果是有干扰的。

1.2、可见性（Visibility）

　　可见性是指当一个线程修改了某一个共享变量的值时，其他线程是否能够立即知道这个修改。显然，对于串行程序来说，可见性问题是不存在的。因为你在任何一个操作步骤中修改了某个变量，在后续的步骤中读取这个变量的值时，读取的一定是修改后的新值。

1.3、有序性（Ordering）

　　有序性问题可能是三个问题中最难理解的了。对于一个线程的执行代码而言，我们总是习惯性地认为代码是从前往后依次执行的。这么理解也不能说完全错误，因为就一个线程内而言，确实会表现成这样。但是，在并发时，程序的执行可能就会出现乱序。给人的直观感觉就是：写在前面的代码，会在后面执行。听起来有些不可思议，是吗？有序性问题的原因是程序在执行时，可能会进行指令重排，重排后的指令与原指令的顺序未必一致。下面来看一个简单的例子：

　　

 

 

 　　假设线程A首先执行writer()方法，接着线程B执行reader()方法，如果发生指令重排，那么线程B在代码第10行时，不一定能看到a已经被赋值为1了。图1.15展示了两个线程的调用关系。

　　

 

　　这确实是一个看起来很奇怪的问题，但是它确实可能存在。

　　注意：这里说的是可能存在。因为如果指令没有重排，这个问题就不存在了，但是指令是否发生重排、如何重排，恐怕是我们无法预测的。因此，对于这类问题，我认为比较严谨的描述是：线程A的指令执行顺序在线程B看来是没有保证的。如果运气好的话，线程B也许真的可以看到和线程A一样的执行顺序。

　　不过这里还需要强调一点，对于一个线程来说，它看到的指令执行顺序一定是一致的（否则应用根本无法正常工作）。也就是说指令重排是有一个基本前提的，就是保证串行语义的一致性。指令重排不会使串行的语义逻辑发生问题。因此，在串行代码中，大可不必担心。

 　　注意：指令重排可以保证串行语义一致，但是没有义务保证多线程间的语义也一致。　　

　　那么，好奇的你可能马上就会在脑海里闪出一个疑问，为什么要指令重排呢？一步一步执行多好呀！也不会有那么多奇葩的问题。
之所以那么做，完全是出于性能考虑。我们知道，一条指令的执行是可以分为很多步的。

2、哪些指令不能重排：Happen-Before规则

　　在前文已经介绍了指令重排，虽然Java虚拟机和执行系统会对指令进行一定的重排，但是指令重排是有原则的，并非所有的指令都可以随便改变执行位置，以下罗列了一些基本原则，这些原则是指令重排不可违背的。

● 程序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性。
● volatile规则：volatile变量的写先于读发生，这保证了volatile变量的可见性。
● 锁规则：解锁（unlock）必然发生在随后的加锁（lock）前。
● 传递性：A先于B，B先于C，那么A必然先于C。
● 线程的start()方法先于它的每一个动作。
● 线程的所有操作先于线程的终结（Thread.join()）。
● 线程的中断（interrupt()）先于被中断线程的代码。
● 对象的构造函数的执行、结束先于finalize()方法。