面试题:happen-before原则和as-if-serial语义
一、as-if-serial
as-if-serial语义的意思是:不管怎么重排序(编译器和处理器为了提供并行度),(单线程)程序的执行结果不能被改变。编译器,runtime和处理器都必须遵守as-if-serial语义。as-if-serial语义把单线程程序保护了起来,遵守as-if-serial语义的编译器,runtime和处理器共同为编写单线程程序的程序员创建了一个幻觉:单线程程序是按程序的顺序来执行的。
二、happen-before 原则
JVM定义的Happens-Before原则是一组偏序关系:对于两个操作A和B,这两个操作可以在不同的线程中执行。如果A Happens-Before B,那么可以保证,当A操作执行完后,A操作的执行结果对B操作是可见的。
- 程序顺序规则:在同一个线程中,书写在前面的操作happen-before后面的操作。
- volatile变量规则:对一个volatile域的写,happens-before于任意后续对此变量的操作。
- 监视器锁规则:对一个锁的解锁,happens-before于随后对这个锁的加锁。
- 传递性:如果A happens-before B,且B happens-before C,那么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A线程的ThreadB.start()操作happens-before于线程B中的任意操作。
- join()规则:如果线程A执行操作ThreadB.join()并成功返回,那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功返回。
- 程序中断规则:对线程interrupted()方法的调用happens-before于被中断线程的代码检测到中断时间的发生。
- 对象finalize规则:一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)happens-before于它的finalize()方法的开始。
happen-before 在这里不能理解成在什么之前发生,它和时间没有任何关系。个人感觉解释成“生效可见于” 更准确。下面通过对这八个原则详细解释来加深对“生效可见于”的理解。
三、区别
- as-if-serial语义保证单线程内程序的执行结果不被改变,happens-before关系保证正确同步的多线程程序的执行结果不被改变。
- as-if-serial语义给编写单线程程序的程序员创造了一个幻境:单线程程序是按程序的顺序来执行的。happens-before关系给编写正确同步的多线程程序的程序员创造了一个幻境:正确同步的多线程程序是按happens-before指定的顺序来执行的。
- as-if-serial语义和happens-before这么做的目的,都是为了在不改变程序执行结果的前提下,尽可能地提高程序执行的并行度。