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线程安全性

原子性-Atomic包

1、CAS（Compare and Swap）

    CAS：Compare and Swap的意思，比较并操作。很多的cpu直接支持CAS指令。CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。 CAS算法：unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);  如果valueOffset位置（CPU内存）包含的值与expect值相同，则更新valueOffset位置的值为update，并返回true，否则不更新，返回false。

看一下AtomicInteger.getAndIncrement()的源码:调用了Unsafe类的getAndAddInt(obj, valueOffset, 1)方法。

getAndIncrement源码

var1为当前调用对象，即AtomicInteger实例；

var2为value属性在内存中的位置(volatile修饰的，保证多个线程访问都是与主内存一致的值)；

var4为需要加的值，这里为1；

var5在1处：为CPU内存中当前value的值；在2处：为期望值；

    在多线程情况下，1->2之间，有可能其他线程修改了CPU内存中的value的值，导致value与预期的var5不一致（compareAndSwapInt()会再次去内存取最新value的值)，于是无法执行update操作（var5+var4），需要重新获取当前CPU内存中的value值，继续走compareAndSwapInt()方法进行验证，直到value与预期的var5一致，才执行update操作。

2、AtomicLong、LongAdder

    当线程竞争很激烈时,AtomicXXX的底层while判断条件中的CAS会连续多次返回false，这样就会造成无用的循环，循环中读取volatile变量的开销本来就是比较高的。因此，在高并发时，AtomicXXX并不是那么理想的计数方式，此时应该使用LongAdder。

    LongAdder是根据ConcurrentHashMap的设计原理-锁分段来实现的。它里面维护一组按需分配的技术单元，并发计数时，  不同的线程可以在不同的计数单元上进行计数，这样减少了多线程竞争，提高了并发效率。取值时，把多个计数单元的值求和就行了。

     LongAdder在统计的时候如果有并发更新，可能会导致结果有些误差。对于需要准确的数值的情况，比如序号生成，不应该使用LongAdder，还是应该采用全局唯一的AtomicLong。

3.AtomicReference、AtomicReferenceFieldUpdater

AtomicReference：用法同AtomicInteger一样，但是可以放各种对象。

AtomicReference代码演示

AtomicReferenceFieldUpdater：原子性的去更新某一个类的实例指定的某一个字段。

AtomicReferenceFieldUpdater代码演示

4、AtomicStampReference:CAS的ABA问题

    ABA问题：在CAS操作的时候，其他线程将变量的值A改成了B，接着由B改成了A，本线程使用期望值A与当前变量进行比较的时候，发现A变量没有变，于是CAS就将A值进行update操作，这个时候实际上A值已经被其他线程改变过，这与设计思想是不符合的。

    解决思路：每次变量更新的时候，把变量的版本号加一，这样只要变量被某一个线程修改过，该变量版本号就会发生递增操作，从而解决了ABA问题。 AtomicStampReference类底层就是这样设计

5、AtomicBoolean(平时用的比较多)

使用场景：用于在多线程情况下，保证某一段代码只被执行一次。

AtomicBoolean代码演示-1 AtomicBoolean代码演示-2

原子性-锁

Synchronized：依赖JVM （主要依赖JVM实现锁，因此在这个关键字作用对象的作用范围内，都是同一时刻只能有一个线程进行操作的）。

Lock：依赖特殊的CPU指令。

1、原子性-Synchronized

1、修饰代码块：大括号括起来的代码，作用于调用的对象

2、修饰方法：整个方法，作用于调用对象

3、修饰静态方法：整个静态方法，作用于所有对象

4、修饰类：括号括起来的部分，作用于所有对象

1和2的作用效果是一致的；3和4的作用效果是一致的。

2、原子性-对比

synchronized：不可中断锁，适合竞争不激烈，可读性好。

lock：可中断锁(调用unlock())，多样式同步，竞争激烈时能维持常态。

Atomic：竞争激烈时能维持常态，比lock性能好；但是只能同步一个值。

可见性

导致共享变量在线程中不可见的原因：

1、线程交叉执行

2、重排序结合线程交叉执行

3、共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间及时更新

可见性-synchronized

JMM关于Synchronized的两条规定：

1、线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存。

2、线程加锁时，将清空工作内存中的共享变量的值， 从而使用共享变量时需要从主内存中重新获取最新的值（注意，加锁与解锁是同一把锁）。

可见性-volatile

通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现。

1、对volatile变量写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，将工作内存中的共享变量值刷新到主内存。

2、对volatile变量读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令，从主内存中读取共享变量。

volatile写指令 volatile读指令 自增执行步骤

小结：由于volatile没有原子性，所以volatile不适用于基于当前值的操作，适用于标识操作。

有序性

    Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

    Happens-before原则，先天有序性，即不需要任何额外的代码控制即可保证有序性，java内存模型一共列出了八种Happens-before规则，如果两个操作的次序不能从这八种规则中推倒出来，则不能保证有序性（本文就不列出8种规则了）。