本篇文章从happens-before定义、用途以及具体规则三个方面对happens-before进行解读，并通过源码案例深入了解为什么需要happens-before规则和什么是指令重排序。

什么是happens-before

happens-before：A happens-before B就是A先行发生于B（这种说法不是很准确），定义为hb(A, B)。在Java内存模型中，happens-before的意思是前一个操作的结果可以被后续操作获取。

为什么需要happens-before。

JVM会对代码进行编译优化，会出现指令重排序情况，为了避免编译优化对并发编程安全性的影响，需要happens-before规则定义一些禁止编译优化的场景，保证并发编程的正确性。以双重检查单例示例进行分析：

  1. /**
  2.  * 懒汉单例-双重检查锁
  3.  */
  4. public class Singleton {
  6.     // 添加volatile关键字解决指令重排序问题
  7.     private volatile static Singleton uniqueInstance;
  9.     private Singleton() {
  10.     }
  12.     /**
  13.       * 双重检查锁，减小颗粒粒度 提升性能，较少不必要的锁开销
  14.       */
  15.     public static Singleton getUniqueInstance() {
  16.         if (uniqueInstance == null) {
  17.             synchronized (Singleton.class) {
  18.                 if (uniqueInstance == null) {
  19.                     uniqueInstance = new Singleton();
  20.                     // CPU执行的时候会转换成JVM指令
  21.                     // 1.分配内存给对象 2.初始化对象 
  22.                     // 3.初始化对象和内存地址建立关联，赋值 4.用户初次访问
  23.                     // 存在指令重排序 有可能2、3顺序颠倒
  24.                 }
  25.             }
  26.         }
  27.         return uniqueInstance;
  28.     }
  29. }

上述代码中instance = new LazyDoubleCheckSingleton()并不是原子操作 ，JVM会分解成以下几个命令执行：
给对象分配内容初始化对象将初始化对象和内存地址建立关联按照上面的分解顺序（1->2->3）执行不存在任何问题，但是由于JVM编译优化的存在，可能导致2和3步骤颠倒，即按1->3->2顺序执行（这就是指令重排序）。按照1->3->2顺序执行，在多线程环境中执行getInstance就有可能出现instance已经和初始对象内存建立关联，但是对象还没有初始化完成的情况，即执行if (instance == null)的时候instance ！= null 直接返回没有初始化完成的instance，导致再使用instance实例的时候报错。volatile关键字是可以解决指令重排序问题的一种方式，具体解决方式如下：

  1.     // 添加volatile关键字解决指令重排序问题
  2.     private volatile static Singleton uniqueInstance = null;

有哪些happens-before规则

  1. 程序次序规则：在一个线程内一段代码的执行结果是有序的。就是还会指令重排，但是随便它怎么排，结果是按照我们代码的顺序生成的不会变。
  2. 管程锁定规则：就是无论是在单线程环境还是多线程环境，对于同一个锁来说，一个线程对这个锁解锁之后，另一个线程获取了这个锁都能看到前一个线程的操作结果！(管程是一种通用的同步原语，synchronized就是管程的实现）
  3. volatile变量规则：就是如果一个线程先去写一个volatile变量，然后一个线程去读这个变量，那么这个写操作的结果一定对读的这个线程可见。
  4. 线程启动规则：在主线程A执行过程中，启动子线程B，那么线程A在启动子线程B之前对共享变量的修改结果对线程B可见。
  5. 线程终止规则：在主线程A执行过程中，子线程B终止，那么线程B在终止之前对共享变量的修改结果在线程A中可见。也称线程join()规则。
  6. 线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程代码检测到中断事件的发生，可以通过Thread.interrupted()检测到是否发生中断。
  7. 传递性规则：这个简单的，就是happens-before原则具有传递性，即hb(A, B) ， hb(B, C)，那么hb(A, C)。
  8. 对象终结规则：这个也简单的，就是一个对象的初始化的完成，也就是构造函数执行的结束一定 happens-before它的finalize()方法。