java并发编程的基础

0 概述

要编写正确的并发程序，关键问题在于：在访问共享的可变状态时需要进行的正确的管理，即原子操作和内存可见性。我们知道同步代码块和同步方法可以确保原子操作，但是一种常见的误解是认为
synchronized只能用于实现原子操作；同步其实还有另一个重要方面：内存可见性。多线程的环境下，我们希望确保一个线程修改了状态之后对另一个线程是可见的。

1 内存可见性

加锁机制既可以保证可见性，又可以保证原子性，而volatile修饰变量只能保证可见性。

public class NoVisibility {    private static Test test = new Test();    static class Test {        private boolean ready = false;        private int number = 0;    }    private static void run() {        new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                while (!test.ready) {                    // System.out.println("number" + test.number);                    //Thread.yield();                }                System.out.println("number" + test.number);            }        }).start();    }    public static void main(String[] args) throws Exception {        run();        //确保子线程已经启动        Thread.sleep(1000);        test.number = 2;        test.ready = true;    }}

可以看到如果test是volatile的话线程可以正常结束。
但是如果test不是volatile的话，线程将很大可能一直无法结束，因为没有volatile修饰的话test.ready一直读的是缓存（线程中工作内存），而非主存值，除非cpu有空才会去重新获取test.ready的值，比如在循环体内释放CPU执行资格或者执行一个复杂操作new个对象sysout以下什么的。

2 先行发生原则

先行发生是java内存模型中定义的两项操之间的偏序关系，如果说操作A先行发生于B操作，其实就是说在发生B操作之前，操作A产生的影响能被B观察到，这个影响包括修改了内存共享变量、发送了消息、调用方法等。下面是java内存模型下一些“天然的”先行发生关系，这些先行发生关系无线任何同步器协助就已经存在，可以在编码中直接使用。如果两个操作之间不在此列，并且无法从下列规则推导出来的话，它们就没有顺序性保障，虚拟机就可以对它们随意的重排序。

• 程序次序规则（Program Order Rule）:在一个线程内，按照程序代码顺序，书写在前面的代码先行发生于书写后面的代码。
• 管程锁定规则（Monitor Lock Rule）一个unlock 操作先行发生后面对同一个锁lock操作。
• volatile 变量规则（Volatile Variable Rule）对一个volatile变量的写操作先行发生于后面这个变量的读操作。
• 线程启动规则（Thread Start Rule）Thread对象的start() 方法先行发生于此线程的的每一个动作。
• 线程终止规则（Thread Termination Rule）线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值等手段检测到线程已经终止执行。
• 线程中断规则（Thread Interruption Rule）对线程Interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件发生，可以通过Thread.isInterrupted()方法检测到是否发生中断。
• 对象终结规则（Finalizer rule）一个对象的初始化完成，先行发生于它的finalize()方法的开始。
• 传递性（Transitivity）如果操作A先行发生于操作B，操作B先行发生于操作C，那就可以得出A先行发生于操作C的结论。

深刻理解java内存模型先行发生关系，对于编写正确的并发程序有着很大指导意义。

参考文献
[1] 深入理解java 虚拟机（第二版），周志明著
[2]java 并发编程实战