Java内存模型与线程规范详解：JMM重排序规则

"Java多线程高并发基础篇(六)-JMM重排序规则" 在Java多线程编程中，理解Java内存模型（Java Memory Model，简称JMM）及其重排序规则至关重要。JSR-133是Java TMM（Thread Memory Model）和Thread Specification的一个社区审查草案，旨在成为Java 1.5（Tiger）版本的一部分，并替换Java语言规范第17章和Java虚拟机规范第8章的内容。该文档以通用形式编写，最终会针对Java语言和虚拟机分别提供两个版本，但语义上基本保持一致。 JSR-133的制定过程非常详尽且技术性强，涉及了学术领域的多个深入研究。相关的讨论和发展记录在JMM的官方网站http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel上，这个网站提供了额外的信息，有助于理解该规范是如何形成的。 JMM的核心语义部分（第4至7节）旨在描述现有JVM允许的语义。现有的Java语言规范和虚拟机规范章节定义了一些允许的语义，这些语义在实际运行时可能会导致数据竞争和可见性问题。例如，由于处理器优化，编译器可能会对指令进行重排序，这可能会影响到多线程环境中的程序执行顺序。 重排序是指编译器或处理器为了优化性能，可能改变程序中指令的执行顺序。在单线程环境下，这种重排序通常不会影响程序的正确性，但在多线程环境中，如果一个线程看到另一个线程中指令的重排序结果，就可能导致预期之外的行为。 JMM规定了以下限制来避免这些问题： 1. ** Happens-Before原则 **：这是判断数据是否可见性的基础。如果一个操作A在操作B之前发生（Happens-Before），那么在所有线程中，操作A的结果对操作B都是可见的。这个原则包括同步语义、 volatile写操作、构造函数完成等场景。 2. ** volatile变量规则 **：volatile变量的读写操作具有特定的内存语义，保证了线程间的数据同步。写操作后其他线程的读操作能看到最新值，且禁止对volatile变量的写操作与其他操作的重排序。 3. ** 锁规则 **：进入同步块或方法（即acquire操作）之前，会清空工作内存，确保读取到共享变量的最新值；退出同步块或方法（即release操作）时，会将工作内存中的更新写回主内存，保证其他线程能看到这些更新。 4. ** 初始值设定符规则 **：每个线程在开始执行时，都会看到初始化的静态变量的值，这是由类加载机制保证的。 5. ** 线程启动、终止、中断和 join 规则 **：这些操作也有相应的Happens-Before关系，确保线程的生命周期事件对其他线程的可见性。 理解并遵循这些规则，开发者可以编写出正确处理并发问题的代码，避免数据不一致和竞态条件。在实际编程中，可以利用synchronized关键字、volatile变量、java.util.concurrent包提供的工具类等手段来实现线程间的同步和通信，保证多线程环境下的正确性。同时，了解JMM的重排序规则有助于编写出高效且可预测的并发程序。