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進階java必須清楚的概念:原子性、可見性、有序性

原子性、可見性、有序性是多線程程式設計中最重要的幾個知識點,由于多線程情況複雜,如何讓每個線程能看到正确的結果,這是非常重要的。

原子性

原子性是指一個線程的操作是不能被其他線程打斷,同一時間隻有一個線程對一個變量進行操作。在多線程情況下,每個線程的執行結果不受其他線程的幹擾,比如說多個線程同時對同一個共享成員變量n++100次,如果n初始值為0,n最後的值應該是100,是以說它們是互不幹擾的,這就是傳說的中的原子性。但n++并不是原子性的操作,要使用AtomicInteger保證原子性。

可見性

可見性是指某個線程修改了某一個共享變量的值,而其他線程是否可以看見該共享變量修改後的值。在單線程中肯定不會有這種問題,單線程讀到的肯定都是最新的值,而在多線程程式設計中就不一定了。

每個線程都有自己的工作記憶體,線程先把共享變量的值從主記憶體讀到工作記憶體,形成一個副本,當計算完後再把副本的值刷回主記憶體,從讀取到最後刷回主記憶體這是一個過程,當還沒刷回主記憶體的時候這時候對其他線程是不可見的,是以其他線程從主記憶體讀到的值是修改之前的舊值。

像CPU的緩存優化、硬體優化、指令重排及對JVM編譯器的優化,都會出現可見性的問題。

有序性

我們都知道程式是按代碼順序執行的,對于單線程來說确實是如此,但在多線程情況下就不是如此了。為了優化程式執行和提高CPU的處理性能,JVM和作業系統都會對指令進行重排,也就說前面的代碼并不一定都會在後面的代碼前面執行,即後面的代碼可能會插到前面的代碼之前執行,隻要不影響目前線程的執行結果。是以,指令重排隻會保證目前線程執行結果一緻,但指令重排後勢必會影響多線程的執行結果。

雖然重排序優化了性能,但也是會遵守一些規則的,并不能随便亂排序,隻是重排序會影響多線程執行的結果。

明天我再講講volatile關鍵字,它能保證可見性、有序性,但不能保證原子性。