无传递性Synchronization Order（SO）推理及HBO相关技术疑问

背景与问题场景 #

根据JLS 17.4.7.2的定义：**happens-before顺序（HBO）是synchronizes-with（SW）边与程序顺序的传递闭包，属于有效偏序（具备自反、传递、反对称性）；但Synchronization Order（SO，同步顺序）**不具备这些偏序属性。

以包含volatile变量v的双线程读取场景为例，可构造两种合法的SO顺序：

• 顺序1：w(v)-SO->r1-SO->r2（对v的写操作SO先于线程1的读v操作，线程1的读v操作SO先于线程2的读v操作）
• 顺序2：w(v)-SO->r1 且 w(v)-SO->r2（对v的写操作SO分别先于两个读操作，两个读操作之间无SO顺序）

由于SO不具备传递性，这两种顺序并不等价。对应转换为HBO时出现两种情况：

1. 仅w(v)-SW->r1成立，r1与r2之间无SW边，因此w(v)-HB->r1，但w(v)与r2之间不存在HB关系
2. w(v)-HB->r1与w(v)-HB->r2同时成立

需要明确以下问题：

1. 上述两种HBO转换方式哪种正确？
2. 两个读操作之间是否可能存在happens-before关系？
3. 第二种情况中，w(v)作为r1和r2共同原因的HB关系是否合法？

解答 #

1. 正确的HBO转换方式 #

第二种转换方式是正确的。
SW边仅由volatile写操作与对同一变量的后续volatile读操作的SO顺序直接生成，两个读操作之间无论SO顺序如何，都不会产生SW边。无论SO是w(v)-SO->r1-SO->r2还是w(v)分别指向两个读，只有w(v)与r1、w(v)与r2之间存在SW边——这符合SW的定义：仅关联volatile写和对同一volatile变量的读操作。
根据HBO的定义（SW边 + 程序顺序的传递闭包），只要SO中w(v)先于r2，就会生成w(v)-SW->r2，进而直接得到w(v)-HB->r2，和r1的SO位置无关。

2. 读-读之间的HB关系 #

不同线程中的两个读操作之间不存在happens-before关系。
HB的构成只有两种核心途径：一是同一线程内的程序顺序（Program Order），二是跨线程的SW边的传递链。如果两个读操作分属不同线程，且没有其他同步操作（如锁的释放/获取、volatile写读、线程join等）构建SW链路，那么两者之间没有HB关系。
即便SO中r1先于r2，也不会生成r1到r2的SW边，自然无法通过传递得到HB关系。

3. 共同原因的HB关系合法性 #

完全合法。
只要SO中w(v)分别先于r1和r2，就会分别生成w(v)-SW->r1和w(v)-SW->r2两条独立的SW边，进而直接得到对应的HB关系。这种一个操作作为多个后续操作HB前驱的结构，完全符合JLS对HBO的定义——HBO仅要求满足有效偏序的属性，并不禁止这种“共同原因”的关系存在。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者anywaythanks