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happens-before是JMM最核心的概念，理解happens-before是理解JMM的關鍵。
一.JMM的設計
首先，讓我們先分析一下JMM的設計意圖。從JMM的設計者的角度，在設計JMM的時候要考慮一下兩個關鍵因素：
1. 程序員對內存模型的使用。程序員希望內存模型易於理解、易於編程。程序員希望基於一個強內存模型來編寫代碼。
2. 編譯器和處理器對內存模型的實現。編譯器和處理器希望內存模型對它們的束縛越少越好，這樣它們就可以做盡可能多的優化來提高性能。編譯器和處理器希望實現一個弱內存模型。
上述兩個因素相互矛盾，所以JSR-133專家組在設計JMM時的核心目標就是找到一個好的平衡點：一方面，要爲程序員提供足夠強的內存可見性保證；另一方面，對編譯器和處理器的限制要儘可能地放鬆。下面讓我們來看JSR-133是如何實現這一目標的。
double pi = 3.14; // A
double r = 1.0; // B
double area = pi * r * r; // C 上述計算圓的面積的代碼中，存在三個happens-before關係：
A happens-before B
B happens-before C
A happens-before C
在這三個happens-before關係中2和3是必須的，1是不必要的。因此JMM把happens-before要求禁止的重排序分了下面兩類
1. 會改變程序執行結果的重排序
2. 不會改變程序執行結果的重排序
JMM對這兩種不同性質的重排序，採用了不同的策略，如下：
1. 對於會改變程序執行結果的重排序，JMM要求編譯器和處理器必須禁止這種重排序;
2. 對於不會改變程序執行結果的重排序，JMM對編譯器和處理器不做要求（JMM允許這種重排序）
下圖是JMM的設計示意圖
JMM向程序員提供的happens-before規則能滿足程序員的要求，JMM的happens-before規則不但簡單易懂，而且也向程序員提供了足夠強的內存可見性保證。
JMM對編譯器和處理器的束縛已經儘可能少。從上面的分析可以看出，JMM其實是在遵循一個基本原則：只要不改變程序的執行結果（指的是單線程程序和正確同步的多線程程序），編譯器和處理器怎麼優化都行。例如，如果編譯器經過細緻的分析後，認定一個鎖只會被單個線程訪問，那麼這個鎖可以被消除。再如，如果編譯器經過細緻的分析後，認定一個volatile變量只會被單個線程訪問，那麼編譯器可以把這個volatile變量當作一個普通變量來對待。這些優化既不會改變程序的執行結果，又能提高程序的執行效率。
二.happens-before的定義
happens-before的概念最初由Leslie Lamport在其一篇影響深遠的論文（《Time，Clocks andthe Ordering of Events in a Distributed System》）中提出。Leslie Lamport使用happens-before來定義分佈式系統中事件之間的偏序關係（partial ordering）。Leslie Lamport在這篇論文中給出了一個分佈式算法，該算法可以將該偏序關係擴展爲某種全序關係。
JSR-133使用happens-before的概念來指定兩個操作之間的執行順序。由於這兩個操作可以在一個線程之內，也可以是在不同線程之間。因此，JMM可以通過happens-before關係向程序員提供跨線程的內存可見性保證（如果A線程的寫操作a與B線程的讀操作b之間存在happensbefore關係，儘管a操作和b操作在不同的線程中執行，但JMM向程序員保證a操作將對b操作可見）。
《JSR-133:Java Memory Model and Thread Specification》對happens-before關係的定義如下：
1. 如果一個操作happens-before另一個操作，那麼第一個操作的執行結果將對第二個操作可見，而且第一個操作的執行順序排在第二個操作之前。
2. 兩個操作之間存在happens-before關係，並不意味着Java平臺的具體實現必須要按照happens-before關係指定的順序來執行。如果重排序之後的執行結果，與按happens-before關係來執行的結果一致，那麼這種重排序並不非法。
上面1是JMM對程序員的承諾。從程序員的角度來說，可以這樣理解happens-before關係：如果A happens-before B，那麼Java內存模型將向程序員保證——A操作的結果將對B可見，且A的執行順序排在B之前。注意，這只是Java內存模型向程序員做出的保證！
上面2是JMM對編譯器和處理器衝排序的約束。MM其實是在遵循一個基本原則：只要不改變程序的執行結果，編譯器和處理器怎麼優化都行。happens-before這麼做的目的，都是爲了在不改變程序執行結果的前提下，儘可能地提高程序執行的並行度。
三.happens-before規則
1. 程序順序規則：一個線程中的每個操作，happens-before於該線程中的任意後續操作;
2. 監視器鎖規則：對一個鎖的解鎖，happens-before於隨後對這個鎖的加鎖;
3. volatile變量規則：對一個volatile域的寫，happens-before於任意後續對這個volatile域的讀;
4. 傳遞性：如果A happens-before B，且B happens-before C，那麼A happens-before C;
5. start規則：如果線程A執行操作ThreadB.start()（啓動線程B），那麼A線程的ThreadB.start()操作happens-before於線程B中的任意操作;
6. join規則：如果線程A執行操作ThreadB.join()併成功返回，那麼線程B中的任意操作happens-before於線程A從ThreadB.join()操作成功返回。