Java 内存模型：happens-before 与可见性

概述

JMM（Java Memory Model，Java 内存模型）解决的核心问题是：多线程同时读写共享数据时，Java 如何规定可见性、执行顺序和同步语义。它让不同 CPU、操作系统和 JVM 对并发程序遵守同一组合法行为约束，但并不保证存在数据竞争的程序每次都得到相同结果。

JMM 不是一种具体的内存结构，也不是 JVM 运行时数据区，而是一套并发语义规范。

如果需要先理解原子性、可见性和有序性的区别，可以阅读 Java 并发问题：原子性、可见性与有序性。

happens-before

规则

happens-before 是 JMM 描述跨线程可见性与顺序保证的核心关系。

如果操作 A happens-before 操作 B，那么 A 的结果必须对 B 可见，并且 A 的执行顺序先于 B。它描述的是内存模型保证的偏序关系，不等同于简单的墙上时钟先后，也不意味着 JVM 不能进行保持该关系的优化或重排序。

常用规则：

• 程序顺序规则：同一线程内，前面的操作 happens-before 后面的操作
• 锁规则：对一把锁的解锁，happens-before 后续对同一把锁的加锁。
• volatile 规则：对一个 volatile 变量的写，happens-before 后续对这个变量的读。
• 线程启动规则：调用 Thread.start() 之前的操作，happens-before 新线程中的操作。
• 线程终止规则：线程中的所有操作，happens-before 其他线程从 Thread.join() 成功返回。
• 传递性：如果 A happens-before B，且 B happens-before C，那么 A happens-before C。

示例

class Data {
    int value = 0;
    volatile boolean ready = false;

    void write() {
        value = 42;
        ready = true;
    }

    int read() {
        if (ready) {
            return value;
        }
        return -1;
    }
}

如果线程 A 执行 write()，线程 B 之后读到 ready == true，那么线程 B 也必须看到 value == 42。

链条是：

1. 在线程 A 内，value = 42 happens-before ready = true。
2. ready = true 是 volatile 写，happens-before 线程 B 对 ready 的 volatile 读。
3. 在线程 B 内，读 ready happens-before 读 value。
4. 根据传递性，value = 42 对线程 B 可见。