⑴ 「高並發」兩種非同步模型與深度解析Future介面-
大家好，我是冰河~~
本文有點長，但是滿滿的干貨，以實際案例的形式分析了兩種非同步模型，並從源碼角度深度解析Future介面和FutureTask類，希望大家踏下心來，打開你的IDE，跟著文章看源碼，相信你一定收獲不小！
在java的並發編程中，大體上會分為兩種非同步編程模型，一類是直接以非同步的形式來並行運行其他的任務，不需要返回任務的結果數據。一類是以非同步的形式運行其他任務，需要返回結果。
1.無返回結果的非同步模型
無返回結果的非同步任務，可以直接將任務丟進線程或線程池中運行，此時，無法直接獲得任務的執行結果數據，一種方式是可以使用回調方法來獲取任務的運行結果。
具體的方案是：定義一個回調介面，並在介面中定義接收任務結果數據的方法，具體邏輯在回調介面的實現類中完成。將回調介面與任務參數一同放進線程或線程池中運行，任務運行後調用介面方法，執行回調介面實現類中的邏輯來處理結果數據。這里，給出一個簡單的示例供參考。
便於介面的通用型，這里為回調介面定義了泛型。
回調介面的實現類主要用來對任務的返回結果進行相應的業務處理，這里，為了方便演示，只是將結果數據返回。大家需要根據具體的業務場景來做相應的分析和處理。
任務的執行類是具體執行任務的類，實現Runnable介面，在此類中定義一個回調介面類型的成員變數和一個String類型的任務參數（模擬任務的參數），並在構造方法中注入回調介面和任務參數。在run方法中執行任務，任務完成後將任務的結果數據封裝成TaskResult對象，調用回調介面的方法將TaskResult對象傳遞到回調方法中。
到這里，整個大的框架算是完成了，接下來，就是測試看能否獲取到非同步任務的結果了。
在測試類中，使用Thread類創建一個新的線程，並啟動線程運行任務。運行程序最終的介面數據如下所示。
大家可以細細品味下這種獲取非同步結果的方式。這里，只是簡單的使用了Thread類來創建並啟動線程，也可以使用線程池的方式實現。大家可自行實現以線程池的方式通過回調介面獲取非同步結果。
2.有返回結果的非同步模型
盡管使用回調介面能夠獲取非同步任務的結果，但是這種方式使用起來略顯復雜。在JDK中提供了可以直接返回非同步結果的處理方案。最常用的就是使用Future介面或者其實現類FutureTask來接收任務的返回結果。
使用Future介面往往配合線程池來獲取非同步執行結果，如下所示。
運行結果如下所示。
FutureTask類既可以結合Thread類使用也可以結合線程池使用，接下來，就看下這兩種使用方式。
結合Thread類的使用示例如下所示。
運行結果如下所示。
結合線程池的使用示例如下。
運行結果如下所示。
可以看到使用Future介面或者FutureTask類來獲取非同步結果比使用回調介面獲取非同步結果簡單多了。注意：實現非同步的方式很多，這里只是用多線程舉例。
接下來，就深入分析下Future介面。
1.Future介面
Future是JDK1.5新增的非同步編程介面，其源代碼如下所示。
可以看到，在Future介面中，總共定義了5個抽象方法。接下來，就分別介紹下這5個方法的含義。
取消任務的執行，接收一個boolean類型的參數，成功取消任務，則返回true，否則返回false。當任務已經完成，已經結束或者因其他原因不能取消時，方法會返回false，表示任務取消失敗。當任務未啟動調用了此方法，並且結果返回true（取消成功），則當前任務不再運行。如果任務已經啟動，會根據當前傳遞的boolean類型的參數來決定是否中斷當前運行的線程來取消當前運行的任務。
判斷任務在完成之前是否被取消，如果在任務完成之前被取消，則返回true；否則，返回false。
這里需要注意一個細節：只有任務未啟動，或者在完成之前被取消，才會返回true，表示任務已經被成功取消。其他情況都會返回false。
判斷任務是否已經完成，如果任務正常結束、拋出異常退出、被取消，都會返回true，表示任務已經完成。
當任務完成時，直接返回任務的結果數據；當任務未完成時，等待任務完成並返回任務的結果數據。
當任務完成時，直接返回任務的結果數據；當任務未完成時，等待任務完成，並設置了超時等待時間。在超時時間內任務完成，則返回結果；否則，拋出TimeoutException異常。
2.RunnableFuture介面
Future介面有一個重要的子介面，那就是RunnableFuture介面，RunnableFuture介面不但繼承了Future介面，而且繼承了java.lang.Runnable介面，其源代碼如下所示。
這里，問一下，RunnableFuture介面中有幾個抽象方法？想好了再說！哈哈哈。。。
這個介面比較簡單run()方法就是運行任務時調用的方法。
3.FutureTask類
FutureTask類是RunnableFuture介面的一個非常重要的實現類，它實現了RunnableFuture介面、Future介面和Runnable介面的所有方法。FutureTask類的源代碼比較多，這個就不粘貼了，大家自行到java.util.concurrent下查看。
（1）FutureTask類中的變數與常量
在FutureTask類中首先定義了一個狀態變數state，這個變數使用了volatile關鍵字修飾，這里，大家只需要知道volatile關鍵字通過內存屏障和禁止重排序優化來實現線程安全，後續會單獨深度分析volatile關鍵字是如何保證線程安全的。緊接著，定義了幾個任務運行時的狀態常量，如下所示。
其中，代碼注釋中給出了幾個可能的狀態變更流程，如下所示。
接下來，定義了其他幾個成員變數，如下所示。
又看到我們所熟悉的Callable介面了，Callable介面那肯定就是用來調用call()方法執行具體任務了。
看一下WaitNode類的定義，如下所示。
可以看到，WaitNode類是FutureTask類的靜態內部類，類中定義了一個Thread成員變數和指向下一個WaitNode節點的引用。其中通過構造方法將thread變數設置為當前線程。
（2）構造方法
接下來，是FutureTask的兩個構造方法，比較簡單，如下所示。
（3）是否取消與完成方法
繼續向下看源碼，看到一個任務是否取消的方法，和一個任務是否完成的方法，如下所示。
這兩方法中，都是通過判斷任務的狀態來判定任務是否已取消和已完成的。為啥會這樣判斷呢？再次查看FutureTask類中定義的狀態常量發現，其常量的定義是有規律的，並不是隨意定義的。其中，大於或者等於CANCELLED的常量為CANCELLED、INTERRUPTING和INTERRUPTED，這三個狀態均可以表示線程已經被取消。當狀態不等於NEW時，可以表示任務已經完成。
通過這里，大家可以學到一點：以後在編碼過程中，要按照規律來定義自己使用的狀態，尤其是涉及到業務中有頻繁的狀態變更的操作，有規律的狀態可使業務處理變得事半功倍，這也是通過看別人的源碼設計能夠學到的，這里，建議大家還是多看別人寫的優秀的開源框架的源碼。
（4）取消方法
我們繼續向下看源碼，接下來，看到的是cancel(boolean)方法，如下所示。
接下來，拆解cancel(boolean)方法。在cancel(boolean)方法中，首先判斷任務的狀態和CAS的操作結果，如果任務的狀態不等於NEW或者CAS的操作返回false，則直接返回false，表示任務取消失敗。如下所示。
接下來，在try代碼塊中，首先判斷是否可以中斷當前任務所在的線程來取消任務的運行。如果可以中斷當前任務所在的線程，則以一個Thread臨時變數來指向運行任務的線程，當指向的變數不為空時，調用線程對象的interrupt()方法來中斷線程的運行，最後將線程標記為被中斷的狀態。如下所示。
這里，發現變更任務狀態使用的是UNSAFE.putOrderedInt()方法，這個方法是個什麼鬼呢？點進去看一下，如下所示。
可以看到，又是一個本地方法，嘿嘿，這里先不管它，後續文章會詳解這些方法的作用。
接下來，cancel(boolean)方法會進入finally代碼塊，如下所示。
可以看到在finallly代碼塊中調用了finishCompletion()方法，顧名思義，finishCompletion()方法表示結束任務的運行，接下來看看它是如何實現的。點到finishCompletion()方法中看一下，如下所示。
在finishCompletion()方法中，首先定義一個for循環，循環終止因子為waiters為null，在循環中，判斷CAS操作是否成功，如果成功進行if條件中的邏輯。首先，定義一個for自旋循環，在自旋循環體中，喚醒WaitNode堆棧中的線程，使其運行完成。當WaitNode堆棧中的線程運行完成後，通過break退出外層for循環。接下來調用done()方法。done()方法又是個什麼鬼呢？點進去看一下，如下所示。
可以看到，done()方法是一個空的方法體，交由子類來實現具體的業務邏輯。
當我們的具體業務中，需要在取消任務時，執行一些額外的業務邏輯，可以在子類中覆寫done()方法的實現。
（5）get()方法
繼續向下看FutureTask類的代碼，FutureTask類中實現了兩個get()方法，如下所示。
沒參數的get()方法為當任務未運行完成時，會阻塞，直到返回任務結果。有參數的get()方法為當任務未運行完成，並且等待時間超出了超時時間，會TimeoutException異常。
兩個get()方法的主要邏輯差不多，一個沒有超時設置，一個有超時設置，這里說一下主要邏輯。判斷任務的當前狀態是否小於或者等於COMPLETING，也就是說，任務是NEW狀態或者COMPLETING，調用awaitDone()方法，看下awaitDone()方法的實現，如下所示。
接下來，拆解awaitDone()方法。在awaitDone()方法中，最重要的就是for自旋循環，在循環中首先判斷當前線程是否被中斷，如果已經被中斷，則調用removeWaiter()將當前線程從堆棧中移除，並且拋出InterruptedException異常，如下所示。
接下來，判斷任務的當前狀態是否完成，如果完成，並且堆棧句柄不為空，則將堆棧中的當前線程設置為空，返回當前任務的狀態，如下所示。
當任務的狀態為COMPLETING時，使當前線程讓出CPU資源，如下所示。
如果堆棧為空，則創建堆棧對象，如下所示。
如果queued變數為false，通過CAS操作為queued賦值，如果awaitDone()方法傳遞的timed參數為true，則計算超時時間，當時間已超時，則在堆棧中移除當前線程並返回任務狀態，如下所示。如果未超時，則重置超時時間，如下所示。
如果不滿足上述的所有條件，則將當前線程設置為等待狀態，如下所示。
接下來，回到get()方法中，當awaitDone()方法返回結果，或者任務的狀態不滿足條件時，都會調用report()方法，並將當前任務的狀態傳遞到report()方法中，並返回結果，如下所示。
看來，這里還要看下report()方法啊，點進去看下report()方法的實現，如下所示。
可以看到，report()方法的實現比較簡單，首先，將outcome數據賦值給x變數，接下來，主要是判斷接收到的任務狀態，如果狀態為NORMAL，則將x強轉為泛型類型返回；當任務的狀態大於或者等於CANCELLED，也就是任務已經取消，則拋出CancellationException異常，其他情況則拋出ExecutionException異常。
至此，get()方法分析完成。注意：一定要理解get()方法的實現，因為get()方法是我們使用Future介面和FutureTask類時，使用的比較頻繁的一個方法。
（6）set()方法與setException()方法
繼續看FutureTask類的代碼，接下來看到的是set()方法與setException()方法，如下所示。
通過源碼可以看出，set()方法與setException()方法整體邏輯幾乎一樣，只是在設置任務狀態時一個將狀態設置為NORMAL，一個將狀態設置為EXCEPTIONAL。
至於finishCompletion()方法，前面已經分析過。
（7）run()方法與runAndReset()方法
接下來，就是run()方法了，run()方法的源代碼如下所示。
可以這么說，只要使用了Future和FutureTask，就必然會調用run()方法來運行任務，掌握run()方法的流程是非常有必要的。在run()方法中，如果當前狀態不是NEW，或者CAS操作返回的結果為false，則直接返回，不再執行後續邏輯，如下所示。
接下來，在try代碼塊中，將成員變數callable賦值給一個臨時變數c，判斷臨時變數不等於null，並且任務狀態為NEW，則調用Callable介面的call()方法，並接收結果數據。並將ran變數設置為true。當程序拋出異常時，將接收結果的變數設置為null，ran變數設置為false，並且調用setException()方法將任務的狀態設置為EXCEPTIONA。接下來，如果ran變數為true，則調用set()方法，如下所示。
接下來，程序會進入finally代碼塊中，如下所示。
這里，將runner設置為null，如果任務的當前狀態大於或者等於INTERRUPTING，也就是線程被中斷了。則調用()方法，接下來，看下()方法的實現。
可以看到，()方法的實現比較簡單，當任務的狀態為INTERRUPTING時，使用while()循環，條件為當前任務狀態為INTERRUPTING，將當前線程佔用的CPU資源釋放，也就是說，當任務運行完成後，釋放線程所佔用的資源。
runAndReset()方法的邏輯與run()差不多，只是runAndReset()方法會在finally代碼塊中將任務狀態重置為NEW。runAndReset()方法的源代碼如下所示，就不重復說明了。
（8）removeWaiter()方法
removeWaiter()方法中主要是使用自旋循環的方式來移除WaitNode中的線程，比較簡單，如下所示。
最後，在FutureTask類的最後，有如下代碼。
關於這些代碼的作用，會在後續深度解析CAS文章中詳細說明，這里就不再探討。
至此，關於Future介面和FutureTask類的源碼就分析完了。
好了，今天就到這兒吧，我是冰河，我們下期見~~
⑵ java volatile怎麼實現的
一、volatile的作用
在《Java並發編程：核心理論》一文中，我們已經提到過可見性、有序性及原子性問題，通常情況下我們可以通過Synchronized關鍵字來解決這些個問題，不過如果對Synchronized原理有了解的話，應該知道Synchronized是一個比較重量級的操作，對系統的性能有比較大的影響，所以，如果有其他解決方案，我們通常都避免使用Synchronized來解決問題。而volatile關鍵字就是Java中提供的另一種解決可見性和有序性問題的方案。對於原子性，需要強調一點，也是大家容易誤解的一點：對volatile變數的單次讀/寫操作可以保證原子性的，如long和double類型變數，但是並不能保證i++這種操作的原子性，因為本質上i++是讀、寫兩次操作。
二、volatile的使用
關於volatile的使用，我們可以通過幾個例子來說明其使用方式和場景。
1、防止重排序
我們從一個最經典的例子來分析重排序問題。大家應該都很熟悉單例模式的實現，而在並發環境下的單例實現方式，我們通常可以採用雙重檢查加鎖（DCL）的方式來實現。其源碼如下：
1 package com.paddx.test.concurrent;
2
3 public class Singleton {
4 public static volatile Singleton singleton;
5
6 /**
7 * 構造函數私有，禁止外部實例化
8 */
9 private Singleton() {};
10
11 public static Singleton getInstance() {
12 if (singleton == null) {
13 synchronized (singleton) {
14 if (singleton == null) {
15 singleton = new Singleton();
16 }
17 }
18 }
19 return singleton;
20 }
21 }
⑶ c語言中volatile關鍵字是什麼含義
用volatile關鍵字定義變數，相當於告訴編譯器，這個變數的值會隨時發生變化，每次使用時都需要去內存里重新讀取它的值，並不要隨意針對它作優化。
不使用volatile定義的變數，可能因為編譯器優化而出現一些問題，具體可以看給出的參考資料，裡面有一個例子。
建議使用volatile變數的場所：
(1) 並行設備的硬體寄存器
(2) 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變數（全局變數）
(3) 多線程應用中被幾個任務共享的變數
⑷ 看了這篇文章，你還敢說你了解volatile關鍵字嗎
想要理解volatile為什麼能確保可見性，就要先理解Java中的內存模型是什麼樣的。
Java內存模型規定了 所有的變數都存儲在主內存中 。 每條線程中還有自己的工作內存，線程的工作內存中保存了被該線程所使用到的變數（這些變數是從主內存中拷貝而來） 。 線程對變數的所有操作（讀取，賦值）都必須在工作內存中進行。不同線程之間也無法直接訪問對方工作內存中的變數，線程間變數值的傳遞均需要通過主內存來完成 。
基於此種內存模型，便產生了多線程編程中的數據「臟讀」等問題。
舉個簡單的例子：在java中，執行下面這個語句：
i = 10;
執行線程必須先在自己的工作線程中對變數i所在的緩存行進行賦值操作，然後再寫入主存當中。而不是直接將數值10寫入主存當中。
比如同時有2個線程執行這段代碼，假如初始時i的值為10，那麼我們希望兩個線程執行完之後i的值變為12。但是事實會是這樣嗎？
可能存在下面一種情況：初始時，兩個線程分別讀取i的值存入各自所在的工作內存當中，然後線程1進行加1操作，然後把i的最新值11寫入到內存。此時線程2的工作內存當中i的值還是10，進行加1操作之後，i的值為11，然後線程2把i的值寫入內存。
最終結果i的值是11，而不是12。這就是著名的緩存一致性問題。通常稱這種被多個線程訪問的變數為共享變數。
那麼如何確保共享變數在多線程訪問時能夠正確輸出結果呢？
在解決這個問題之前，我們要先了解並發編程的三大概念： 原子性，有序性，可見性 。
1.定義
原子性：即一個操作或者多個操作 要麼全部執行並且執行的過程不會被任何因素打斷，要麼就都不執行。
2.實例
一個很經典的例子就是銀行賬戶轉賬問題：
比如從賬戶A向賬戶B轉1000元，那麼必然包括2個操作：從賬戶A減去1000元，往賬戶B加上1000元。
試想一下，如果這2個操作不具備原子性，會造成什麼樣的後果。假如從賬戶A減去1000元之後，操作突然中止。這樣就會導致賬戶A雖然減去了1000元，但是賬戶B沒有收到這個轉過來的1000元。
所以這2個操作必須要具備原子性才能保證不出現一些意外的問題。
同樣地反映到並發編程中會出現什麼結果呢？
舉個最簡單的例子，大家想一下假如為一個32位的變數賦值過程不具備原子性的話，會發生什麼後果？
假若一個線程執行到這個語句時，我暫且假設為一個32位的變數賦值包括兩個過程：為低16位賦值，為高16位賦值。
那麼就可能發生一種情況：當將低16位數值寫入之後，突然被中斷，而此時又有一個線程去讀取i的值，那麼讀取到的就是錯誤的數據。
3.Java中的原子性
在Java中， 對基本數據類型的變數的讀取和賦值操作是原子性操作 ，即這些操作是不可被中斷的，要麼執行，要麼不執行。
上面一句話雖然看起來簡單，但是理解起來並不是那麼容易。看下面一個例子i：
請分析以下哪些操作是原子性操作：
x = 10; //語句1
y = x; //語句2
x++; //語句3
x = x + 1; //語句4
咋一看，可能會說上面的4個語句中的操作都是原子性操作。其實只有語句1是原子性操作，其他三個語句都不是原子性操作。
語句1是直接將數值10賦值給x，也就是說線程執行這個語句的會直接將數值10寫入到工作內存中。
語句2實際上包含2個操作，它先要去讀取x的值，再將x的值寫入工作內存 ，雖然讀取x的值以及 將x的值寫入工作內存 這2個操作都是原子性操作，但是合起來就不是原子性操作了。
同樣的， x++和 x = x+1包括3個操作：讀取x的值，進行加1操作，寫入新的值 。
所以上面4個語句只有語句1的操作具備原子性。
也就是說， 只有簡單的讀取、賦值（而且必須是將數字賦值給某個變數，變數之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作。
從上面可以看出，Java內存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作， 如果要實現更大范圍操作的原子性，可以通過synchronized和Lock來實現。由於synchronized和Lock能夠保證任一時刻只有一個線程執行該代碼塊，那麼自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。
1.定義
可見性是指當多個線程訪問同一個變數時，一個線程修改了這個變數的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。
2.實例
舉個簡單的例子，看下面這段代碼：
//線程1執行的代碼
int i = 0;
i = 10;
//線程2執行的代碼
j = i;
由上面的分析可知，當線程1執行 i =10這句時，會先把i的初始值載入到工作內存中，然後賦值為10，那麼在線程1的工作內存當中i的值變為10了，卻沒有立即寫入到主存當中。
此時線程2執行 j = i，它會先去主存讀取i的值並載入到線程2的工作內存當中，注意此時內存當中i的值還是0，那麼就會使得j的值為0，而不是10.
這就是可見性問題，線程1對變數i修改了之後，線程2沒有立即看到線程1修改的值。
3.Java中的可見性
對於可見性，Java提供了volatile關鍵字來保證可見性。
當一個共享變數被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即被更新到主存，當有其他線程需要讀取時，它會去內存中讀取新值。
而普通的共享變數不能保證可見性， 因為普通共享變數被修改之後，什麼時候被寫入主存是不確定的，當其他線程去讀取時，此時內存中可能還是原來的舊值，因此無法保證可見性。
另外，通過synchronized和Lock也能夠保證可見性，synchronized和Lock能保證同一時刻只有一個線程獲取鎖然後執行同步代碼，並且 在釋放鎖之前會將對變數的修改刷新到主存當中 。因此可以保證可見性。
1.定義
有序性：即程序執行的順序按照代碼的先後順序執行。
2.實例
舉個簡單的例子，看下面這段代碼：
int i = 0;
boolean flag = false;
i = 1; //語句1
flag = true; //語句2
上面代碼定義了一個int型變數，定義了一個boolean類型變數，然後分別對兩個變數進行賦值操作。從代碼順序上看，語句1是在語句2前面的，那麼JVM在真正執行這段代碼的時候會保證語句1一定會在語句2前面執行嗎？不一定，為什麼呢？這里可能會發生指令重排序（Instruction Reorder）。
下面解釋一下什麼是指令重排序， 一般來說，處理器為了提高程序運行效率，可能會對輸入代碼進行優化，它不保證程序中各個語句的執行先後順序同代碼中的順序一致，但是它會保證程序最終執行結果和代碼順序執行的結果是一致的。
比如上面的代碼中，語句1和語句2誰先執行對最終的程序結果並沒有影響，那麼就有可能在執行過程中，語句2先執行而語句1後執行。
但是要注意，雖然處理器會對指令進行重排序，但是它會保證程序最終結果會和代碼順序執行結果相同，那麼它靠什麼保證的呢？再看下面一個例子：
int a = 10; //語句1
int r = 2; //語句2
a = a + 3; //語句3
r = a*a; //語句4
這段代碼有4個語句，那麼可能的一個執行順序是：
那麼可不可能是這個執行順序呢： 語句2 語句1 語句4 語句3
不可能，因為處理器在進行重排序時是會考慮指令之間的數據依賴性，如果一個指令Instruction 2必須用到Instruction 1的結果，那麼處理器會保證Instruction 1會在Instruction 2之前執行。
雖然重排序不會影響單個線程內程序執行的結果，但是多線程呢？下面看一個例子：
上面代碼中，由於語句1和語句2沒有數據依賴性，因此可能會被重排序。假如發生了重排序，在線程1執行過程中先執行語句2，而此是線程2會以為初始化工作已經完成，那麼就會跳出while循環，去執行doSomethingwithconfig(context)方法，而此時context並沒有被初始化，就會導致程序出錯。
從上面可以看出， 指令重排序不會影響單個線程的執行，但是會影響到線程並發執行的正確性。
也就是說， 要想並發程序正確地執行，必須要保證原子性、可見性以及有序性。只要有一個沒有被保證，就有可能會導致程序運行不正確。
3.Java中的有序性
在Java內存模型中，允許編譯器和處理器對指令進行重排序，但是重排序過程不會影響到單線程程序的執行，卻會影響到多線程並發執行的正確性。
在Java裡面，可以通過volatile關鍵字來保證一定的「有序性」。另外可以通過synchronized和Lock來保證有序性，很顯然，synchronized和Lock保證每個時刻是有一個線程執行同步代碼，相當於是讓線程順序執行同步代碼，自然就保證了有序性。
另外，Java內存模型具備一些先天的「有序性」， 即不需要通過任何手段就能夠得到保證的有序性，這個通常也稱為 happens-before 原則。如果兩個操作的執行次序無法從happens-before原則推導出來，那麼它們就不能保證它們的有序性，虛擬機可以隨意地對它們進行重排序。
下面就來具體介紹下happens-before原則（先行發生原則）：
①程序次序規則：一個線程內，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發生於書寫在後面的操作
②鎖定規則：一個unLock操作先行發生於後面對同一個鎖額lock操作
③volatile變數規則：對一個變數的寫操作先行發生於後面對這個變數的讀操作
④傳遞規則：如果操作A先行發生於操作B，而操作B又先行發生於操作C，則可以得出操作A先行發生於操作C
⑤線程啟動規則：Thread對象的start()方法先行發生於此線程的每個一個動作
⑥線程中斷規則：對線程interrupt()方法的調用先行發生於被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發生
⑦線程終結規則：線程中所有的操作都先行發生於線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結束、Thread.isAlive()的返回值手段檢測到線程已經終止執行
⑧對象終結規則：一個對象的初始化完成先行發生於他的finalize()方法的開始
這8條規則中，前4條規則是比較重要的，後4條規則都是顯而易見的。
下面我們來解釋一下前4條規則：
對於程序次序規則來說，就是一段程序代碼的執行 在單個線程中看起來是有序的 。注意，雖然這條規則中提到「書寫在前面的操作先行發生於書寫在後面的操作」，這個應該是程序看起來執行的順序是按照代碼順序執行的， 但是虛擬機可能會對程序代碼進行指令重排序 。雖然進行重排序，但是最終執行的結果是與程序順序執行的結果一致的，它只會對不存在數據依賴性的指令進行重排序。因此， 在單個線程中，程序執行看起來是有序執行的 ，這一點要注意理解。事實上， 這個規則是用來保證程序在單線程中執行結果的正確性，但無法保證程序在多線程中執行的正確性。
第二條規則也比較容易理解，也就是說無論在單線程中還是多線程中， 同一個鎖如果處於被鎖定的狀態，那麼必須先對鎖進行了釋放操作，後面才能繼續進行lock操作。
第三條規則是一條比較重要的規則。直觀地解釋就是， 如果一個線程先去寫一個變數，然後一個線程去進行讀取，那麼寫入操作肯定會先行發生於讀操作。
第四條規則實際上就是體現happens-before原則 具備傳遞性 。
1.volatile保證可見性
一旦一個共享變數（類的成員變數、類的靜態成員變數）被volatile修飾之後，那麼就具備了兩層語義：
1）保證了 不同線程對這個變數進行操作時的可見性 ，即一個線程修改了某個變數的值，這新值對其他線程來說是立即可見的。
2） 禁止進行指令重排序。
先看一段代碼，假如線程1先執行，線程2後執行：
這段代碼是很典型的一段代碼，很多人在中斷線程時可能都會採用這種標記辦法。但是事實上，這段代碼會完全運行正確么？即一定會將線程中斷么？不一定，也許在大多數時候，這個代碼能夠把線程中斷，但是也有可能會導致無法中斷線程（雖然這個可能性很小，但是只要一旦發生這種情況就會造成死循環了）。
下面解釋一下這段代碼為何有可能導致無法中斷線程。在前面已經解釋過，每個線程在運行過程中都有自己的工作內存，那麼線程1在運行的時候，會將stop變數的值拷貝一份放在自己的工作內存當中。
那麼當線程2更改了stop變數的值之後，但是還沒來得及寫入主存當中，線程2轉去做其他事情了，那麼線程1由於不知道線程2對stop變數的更改，因此還會一直循環下去。
但是用volatile修飾之後就變得不一樣了：
第一：使用volatile關鍵字會 強制將修改的值立即寫入主存 ；
第二：使用volatile關鍵字的話，當線程2進行修改時， 會導致線程1的工作內存中緩存變數stop的緩存行無效 （反映到硬體層的話，就是CPU的L1或者L2緩存中對應的緩存行無效）；
第三：由於線程1的工作內存中緩存變數stop的緩存行無效，所以 線程1再次讀取變數stop的值時會去主存讀取 。
那麼在線程2修改stop值時（當然這里包括2個操作，修改線程2工作內存中的值，然後將修改後的值寫入內存），會使得線程1的工作內存中緩存變數stop的緩存行無效，然後線程1讀取時，發現自己的緩存行無效，它會等待緩存行對應的主存地址被更新之後，然後去對應的主存讀取最新的值。
那麼線程1讀取到的就是最新的正確的值。
2.volatile不能確保原子性
下面看一個例子：
大家想一下這段程序的輸出結果是多少？也許有些朋友認為是10000。但是事實上運行它會發現每次運行結果都不一致，都是一個小於10000的數字。
可能有的朋友就會有疑問，不對啊，上面是對變數inc進行自增操作，由於volatile保證了可見性，那麼在每個線程中對inc自增完之後，在其他線程中都能看到修改後的值啊，所以有10個線程分別進行了1000次操作，那麼最終inc的值應該是1000*10=10000。
這裡面就有一個誤區了， volatile關鍵字能保證可見性沒有錯，但是上面的程序錯在沒能保證原子性。 可見性只能保證每次讀取的是最新的值，但是volatile沒辦法保證對變數的操作的原子性。
在前面已經提到過， 自增操作是不具備原子性的，它包括讀取變數的原始值、進行加1操作、寫入工作內存 。那麼就是說自增操作的三個子操作可能會分割開執行，就有可能導致下面這種情況出現：
假如某個時刻變數inc的值為10，
線程1對變數進行自增操作，線程1先讀取了變數inc的原始值，然後線程1被阻塞了 ；
然後線程2對變數進行自增操作，線程2也去讀取變數inc的原始值， 由於線程1隻是對變數inc進行讀取操作，而沒有對變數進行修改操作，所以不會導致線程2的工作內存中緩存變數inc的緩存行無效，也不會導致主存中的值刷新， 所以線程2會直接去主存讀取inc的值，發現inc的值時10，然後進行加1操作，並把11寫入工作內存，最後寫入主存。
然後線程1接著進行加1操作，由於已經讀取了inc的值，注意此時在線程1的工作內存中inc的值仍然為10，所以線程1對inc進行加1操作後inc的值為11，然後將11寫入工作內存，最後寫入主存。
那麼兩個線程分別進行了一次自增操作後，inc只增加了1。
根源就在這里，自增操作不是原子性操作，而且volatile也無法保證對變數的任何操作都是原子性的。
解決方案：可以通過synchronized或lock，進行加鎖，來保證操作的原子性。也可以通過AtomicInteger。
在java 1.5的java.util.concurrent.atomic包下提供了一些 原子操作類 ，即對基本數據類型的 自增（加1操作），自減（減1操作）、以及加法操作（加一個數），減法操作（減一個數）進行了封裝，保證這些操作是原子性操作。 atomic是利用CAS來實現原子性操作的（Compare And Swap） ，CAS實際上是 利用處理器提供的CMPXCHG指令實現的，而處理器執行CMPXCHG指令是一個原子性操作。
3.volatile保證有序性
在前面提到volatile關鍵字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保證有序性。
volatile關鍵字禁止指令重排序有兩層意思：
1）當程序執行到volatile變數的讀操作或者寫操作時， 在其前面的操作的更改肯定全部已經進行，且結果已經對後面的操作可見；在其後面的操作肯定還沒有進行 ；
2）在進行指令優化時， 不能將在對volatile變數的讀操作或者寫操作的語句放在其後面執行，也不能把volatile變數後面的語句放到其前面執行。
可能上面說的比較繞，舉個簡單的例子：
由於 flag變數為volatile變數 ，那麼在進行指令重排序的過程的時候， 不會將語句3放到語句1、語句2前面，也不會講語句3放到語句4、語句5後面。但是要注意語句1和語句2的順序、語句4和語句5的順序是不作任何保證的。
並且volatile關鍵字能保證， 執行到語句3時，語句1和語句2必定是執行完畢了的，且語句1和語句2的執行結果對語句3、語句4、語句5是可見的。
那麼我們回到前面舉的一個例子：
//線程1:
context = loadContext(); //語句1
inited = true; //語句2
//線程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
前面舉這個例子的時候，提到有可能語句2會在語句1之前執行，那麼久可能導致context還沒被初始化，而線程2中就使用未初始化的context去進行操作，導致程序出錯。
這里如果用volatile關鍵字對inited變數進行修飾，就不會出現這種問題了， 因為當執行到語句2時，必定能保證context已經初始化完畢。
1.可見性
處理器為了提高處理速度，不直接和內存進行通訊，而是將系統內存的數據獨到內部緩存後再進行操作，但操作完後不知什麼時候會寫到內存。
2.有序性
Lock前綴指令實際上相當於一個內存屏障（也成內存柵欄），它確保 指令重排序時不會把其後面的指令排到內存屏障之前的位置，也不會把前面的指令排到內存屏障的後面； 即在執行到內存屏障這句指令時，在它前面的操作已經全部完成。
synchronized關鍵字是防止多個線程同時執行一段代碼，那麼就會很影響程序執行效率，而volatile關鍵字在某些情況下性能要優於synchronized，但是要注意volatile關鍵字是無法替代synchronized關鍵字的，因為volatile關鍵字無法保證操作的原子性。通常來說，使用volatile必須具備以下2個條件：
1）對變數的寫操作不依賴於當前值
2）該變數沒有包含在具有其他變數的不變式中
下面列舉幾個Java中使用volatile的幾個場景。
①.狀態標記量
volatile boolean flag = false;
//線程1
while(!flag){
doSomething();
}
//線程2
public void setFlag() {
flag = true;
}
根據狀態標記，終止線程。
②.單例模式中的double check
為什麼要使用volatile 修飾instance？
主要在於instance = new Singleton()這句，這並非是一個原子操作，事實上在 JVM 中這句話大概做了下面 3 件事情:
但是在 JVM 的即時編譯器中存在指令重排序的優化。也就是說上面的第二步和第三步的順序是不能保證的，最終的執行順序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是後者，則在 3 執行完畢、2 未執行之前，被線程二搶佔了，這時 instance 已經是非 null 了（但卻沒有初始化），所以線程二會直接返回 instance，然後使用，然後順理成章地報錯。
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