多线程里面的原子性，可见性，有序性

2023-11-01 17:39| 来源: 网络整理| 查看: 265

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原子性

原子性：即一个操作或者多个操作要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

数据库里面的原子性体现一个很经典的例子就是银行账户转账问题：比如从账户A向账户B转1000元，那么必然包括2个操作：从账户A减去1000元，往账户B加上1000元。试想一下，如果这2个操作不具备原子性，会造成什么样的后果。假如从账户A减去1000元之后，操作突然中止。然后又从B取出了500元，取出500元之后，再执行往账户B加上1000元的操作。这样就会导致账户A虽然减去了1000元，但是账户B没有收到这个转过来的1000元。所以这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题。 Java代码里面的原子性在java代码里面，只有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的，要么执行，要么不执行。

注意上面说的只有，这里我们通过下面几个例子来讲解java里面的原子性，

语句1是直接将数值10赋值给x，也就是说线程执行这个语句的会直接将数值10写入到工作内存中，所以是有原子性的

但是语句2实际上包含2个操作，它先要去读取x的值，再将x的值写入工作内存，虽然读取x的值以及将x的值写入工作内存这2个操作都是原子性操作，但是合起来就不是原子性操作了。同样的语句3和语句4，x++和 x = x+1包括3个操作：读取x的值，进行加1操作，写入新的值，所以也没有原子性

x = 10; //语句1 y = x; //语句2 x++; //语句3 x = x + 1; //语句4 可见性什么叫做可见性

可见性是指当多个线程访问同一个变量时，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。

多线程里面没有满足可见性就会出现的问题

比如下面的代码，

假若执行线程1的是CPU1，执行线程2的是CPU2。由上面的分析可知，当线程1执行 i =10这句时，会先把i的初始值加载到CPU1的高速缓存中，然后赋值为10，那么在CPU1的高速缓存当中i的值变为10了，却没有立即写入到主存当中。

然后此时线程2执行 j = i，它会先去主存读取i的值并加载到CPU2的缓存当中，注意此时内存当中i的值还是0，那么就会使得j的值为0，而不是10.

这就是没有满足可见性，因为此时线程1对变量i修改了之后，线程2没有立即看到线程1修改的值。

//线程1执行的代码 int i = 0; i = 10; //线程2执行的代码 j = i; 怎么解决可见性问题 1.对于可见性，Java提供了volatile关键字来保证可见性。当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。 2. 同时通过synchronized和Lock也能够保证可见性，synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码，并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中。因此可以保证可见性。有序性什么叫做有序性

有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

什么叫做不能保证有序性

比如下面的代码，下面的代码定义了一个int型变量，定义了一个boolean类型变量，然后分别对两个变量进行赋值操作。从代码顺序上看，语句1是在语句2前面的，那么JVM在真正执行这段代码的时候会保证语句1一定会在语句2前面执行吗？不一定，为什么呢？这里可能会发生指令重排序（Instruction Reorder）。

什么是指令重排序，一般来说，处理器为了提高程序运行效率，可能会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，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的，比如下面的代码，语句1和语句2谁先执行对最终的程序结果并没有影响，那么就有可能在执行过程中，语句2先执行而语句1后执行。

int i = 0; boolean flag = false; i = 1; //语句1 flag = true; //语句2 有序性里面虽然处理器会对指令进行重排序，但是它会保证程序最终结果会和代码顺序执行结果相同，那么它靠什么保证的呢？

比如下面的代码，下面的代码语句1肯定在语句3之前执行，语句1肯定在语句4之前执行，为什么会这样呢，因为处理器在进行重排序时是会考虑指令之间的数据依赖性，如果一个指令Instruction 2必须用到Instruction 1的结果，那么处理器会保证Instruction 1会在Instruction 2之前执行。

int a = 10; //语句1 int r = 2; //语句2 a = a + 3; //语句3 r = a*a; //语句4 多线程里面不能保证有序性会出现哪些问题

比如下面的代码，由于语句1和语句2没有数据依赖性，因此可能会被重排序。假如发生了重排序，在线程1执行过程中先执行语句2，而此是线程2会以为初始化工作已经完成，那么就会跳出while循环，去执行doSomethingwithconfig(context)方法，而此时context并没有被初始化，就会导致程序出错。

从上面可以看出，指令重排序不会影响单个线程的执行，但是会影响到线程并发执行的正确性。

也就是说，要想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。解决方法之一就是给下面的inited变量添加volatile关键字

//线程1: context = loadContext(); //语句1 inited = true; //语句2 //线程2: while(!inited ){ sleep() } doSomethingwithconfig(context);

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