并发程序正确地执行,必须要保证原子性、可见性以及有序性。只要有一个没有被保证,就有可能会导致程序运行不正确。

原子性:一个操作或多个操作要么全部执行完成且执行过程不被中断,要么就不执行。

可见性:当多个线程同时访问同一个变量时,一个线程修改了这个变量的值,其他线程能够立即看得到修改的值。

有序性:程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

对于单线程,在执行代码时jvm会进行指令重排序,处理器为了提高效率,可以对输入代码进行优化,它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致,但是它会保证保存最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。

Java语言对原子性、可见性、有序性的保证

1、原子性

Java中,对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作,即这些操作是不可被中断,要么执行,要么不执行。

X=10;  //原子性(简单的读取、将数字赋值给变量)

Y = x;  //变量之间的相互赋值,不是原子操作

X++;  //对变量进行计算操作

X = x+1;

语句2实际包括两个操作,它先要去读取x的值,再将y值写入,两个操作分开是原子性的。合在一起就不是原子性的。

语句3、4:x++  x=x+1包括3个操作:读取x的值,x+1,将x写入

注:可以通过 synchronized和Lock实现原子性。因为synchronized和Lock能够保证任一时刻只有一个线程访问该代码块。

 

2、可见性

Java提供了volatile关键字保证可见性。

当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值立即被其他的线程看到,即修改的值立即更新到主存中,当其他线程需要读取时,它会去内存中读取新值。

Synchronized和Lock也可以保证可见性,因为它们可以保证任一时刻只有一个线程能访问共享资源,并在其释放锁之前将修改的变量刷新到内存中,

 

3、有序性

在Java里面,可以通过volatile关键字来保证一定的“有序性”(具体原理在下一节讲述volatile关键字)。另外可以通过synchronized和Lock来保证有序性,很显然,synchronized和Lock保证每个时刻是有一个线程执行同步代码,相当于是让线程顺序执行同步代码,自然就保证了有序性。