jmm，`as - if - serial` 与 `happens - before` 原则

在Java并发编程中，as - if - serial 与 happens - before 原则是确保程序在多线程环境下正确执行的重要规则，下面为你详细讲解：

as - if - serial原则

1. 定义：as - if - serial 原则是指，不管编译器和处理器如何优化，单线程程序的执行结果都不能被改变。编译器、处理器会遵守这个原则对单线程程序的执行顺序进行优化，保证最终执行结果和代码按照顺序执行的结果一致。
2. 目的：它的主要目的是在不改变程序执行结果的前提下，尽可能地提高单线程程序的执行效率。因为在单线程环境下，程序员无需担心多线程带来的并发问题，编译器和处理器可以通过重排序等优化手段，让程序运行得更快。
3. 示例：

int a = 1;
int b = 2;
int c = a + b;

在这个简单的单线程代码片段中，编译器和处理器可能会对指令进行重排序。例如，它们可能先执行 int b = 2;，再执行 int a = 1;，最后执行 int c = a + b;。但无论如何重排序，最终 c 的值都会是 3，不会影响程序的执行结果，这就是 as - if - serial 原则的体现。

happens - before原则

1. 定义：happens - before 原则是Java内存模型（JMM）中定义的一种偏序关系，用于描述两个操作之间的内存可见性。如果操作A happens - before 操作B，那么操作A的执行结果对操作B是可见的，并且操作A的执行顺序在操作B之前。这里的“可见”不仅包括数据的可见性，还包括对内存操作顺序的保证。
2. 具体规则：
   • 程序顺序规则：在一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作 happens - before 书写在后面的操作。例如：

int a = 1; // 操作A
int b = a + 1; // 操作B

这里操作A happens - before 操作B，因为在同一个线程内，代码顺序决定了执行顺序和可见性。
- 监视器锁规则：对一个锁的解锁操作 happens - before 后续对这个锁的加锁操作。例如：

synchronized (this) {
    // 临界区1，锁的加锁操作
    int a = 1;
} // 锁的解锁操作

synchronized (this) {
    // 锁的加锁操作
    int b = a + 1; // 这里能看到临界区1中a的赋值结果
}

第一个 synchronized 块的解锁操作 happens - before 第二个 synchronized 块的加锁操作，所以第二个 synchronized 块能看到第一个 synchronized 块中对 a 的赋值。
- volatile变量规则：对一个 volatile 变量的写操作 happens - before 后续对这个 volatile 变量的读操作。例如：

volatile int a;

Thread thread1 = new Thread(() -> {
    a = 1; // 对volatile变量a的写操作
});

Thread thread2 = new Thread(() -> {
    int b = a; // 对volatile变量a的读操作，能看到thread1中对a的赋值
});

由于 a 是 volatile 变量，所以 thread1 中对 a 的写操作 happens - before thread2 中对 a 的读操作。
- 线程启动规则：Thread 对象的 start() 方法 happens - before 此线程的每一个动作。例如：

Thread thread = new Thread(() -> {
    int a = 1;
});
thread.start(); // start()方法happens - before线程内部的操作

start() 方法的调用 happens - before 线程内部对 a 的赋值操作，保证线程启动后能正确执行内部代码。
- 线程终止规则：线程中的所有操作都 happens - before 对此线程的终止检测。例如：

Thread thread = new Thread(() -> {
    int a = 1;
});
thread.start();
thread.join(); // 等待线程终止，线程内部所有操作happens - before这里

thread.join() 能保证在其之前线程内部的所有操作都已完成。
- 线程中断规则：对线程 interrupt() 方法的调用 happens - before 被中断线程的代码检测到中断事件的发生。例如：

Thread thread = new Thread(() -> {
    while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
        // 循环
    }
});
thread.start();
thread.interrupt(); // interrupt()方法调用happens - before线程内部对中断的检测

interrupt() 方法的调用 happens - before 线程内部对中断状态的检测。
- 对象终结规则：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束） happens - before 它的 finalize() 方法的开始。
3. 作用：happens - before 原则为多线程编程提供了一种内存可见性的保障机制。通过这些规则，程序员可以判断在多线程环境下，一个操作的结果是否对另一个操作可见，从而避免数据竞争和其他并发问题。同时，它也为编译器和处理器的优化提供了一定的限制，即优化不能违反 happens - before 原则，以确保多线程程序的正确性。

as - if - serial 原则主要针对单线程程序的优化，而 happens - before 原则则重点解决多线程环境下的内存可见性和操作顺序问题，两者共同保证了Java程序在不同执行环境下的正确性和高效性。