Java技术之原子性、可见性、有序性。

基本概念

并发编程中我们一般都会遇到这三个基本概念：原子性、可见性、有序性。

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。原子性类似于数据库里面的事务，理解原子性非常简单，下面有一个例子。

i = 0;
j = i;
i++;
i = j + 1;

 上述四个操作中，只有第一个此时原子操作，其余均不是。

i = 0;        //在Java中，对基本数据类型的变量和赋值操作都是原子性操作；
j = i;        //包含了两个操作：读取i，将i值赋值给j
i++;          //包含了三个操作：读取i值、i + 1 、将+1结果赋值给i；
i = j + 1;    //同上

  在单线程环境下我们可以认为整个步骤都是原子性操作，但是在多线程环境下则不同，Java只保证了基本数据类型的读取和赋值操作才是原子性的（注：在32位的JDK环境下，对64位数据的读取不是原子性操作*，如long、double）。要想在多线程环境下保证原子性，则可以通过锁、synchronized来确保。

Java中的原子操作包括：
  1）除long和double之外的基本类型的赋值操作
  2）所有引用reference的赋值操作
  3）java.concurrent.Atomic.* 包中所有类的一切操作。

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。
  在多线程环境下，一个线程对共享变量的操作对其他线程是不可见的。
  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。而普通的共享变量不能保证可见性，因为普通共享变量被修改之后，什么时候被写入主存是不确定的，当其他线程去读取时，此时内存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。另外，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

  有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
  在Java内存模型中，为了效率是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。（例如：重排的时候某些赋值会被提前）
  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）。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