在并發(fā)編程中，我們通常會(huì)遇到以下三個(gè)問題：原子性問題,，可見性問題,，有序性問題。我們先看具體看一下這三個(gè)概念：

1.原子性

　　原子性：即一個(gè)操作或者多個(gè)操作 要么全部執(zhí)行并且執(zhí)行的過程不會(huì)被任何因素打斷,，要么就都不執(zhí)行,。

　　一個(gè)很經(jīng)典的例子就是銀行賬戶轉(zhuǎn)賬問題：

　　比如從賬戶A向賬戶B轉(zhuǎn)1000元，那么必然包括2個(gè)操作：從賬戶A減去1000元,，往賬戶B加上1000元,。

　　試想一下，如果這2個(gè)操作不具備原子性,，會(huì)造成什么樣的后果,。假如從賬戶A減去1000元之后，操作突然中止,。然后又從B取出了500元,，取出500元之后，再執(zhí)行 往賬戶B加上1000元 的操作,。這樣就會(huì)導(dǎo)致賬戶A雖然減去了1000元,，但是賬戶B沒有收到這個(gè)轉(zhuǎn)過來的1000元。

　　所以這2個(gè)操作必須要具備原子性才能保證不出現(xiàn)一些意外的問題,。

　　同樣地反映到并發(fā)編程中會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢,？

　　舉個(gè)最簡單的例子，大家想一下假如為一個(gè)32位的變量賦值過程不具備原子性的話,，會(huì)發(fā)生什么后果,？

 　　假若一個(gè)線程執(zhí)行到這個(gè)語句時(shí),，我暫且假設(shè)為一個(gè)32位的變量賦值包括兩個(gè)過程：為低16位賦值，為高16位賦值,。

　　那么就可能發(fā)生一種情況：當(dāng)將低16位數(shù)值寫入之后,，突然被中斷，而此時(shí)又有一個(gè)線程去讀取i的值,，那么讀取到的就是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),。

2.可見性

　　可見性是指當(dāng)多個(gè)線程訪問同一個(gè)變量時(shí)，一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值,，其他線程能夠立即看得到修改的值,。

　　舉個(gè)簡單的例子，看下面這段代碼：

 　　假若執(zhí)行線程1的是CPU1,，執(zhí)行線程2的是CPU2,。由上面的分析可知，當(dāng)線程1執(zhí)行 i =10這句時(shí),，會(huì)先把i的初始值加載到CPU1的高速緩存中,，然后賦值為10，那么在CPU1的高速緩存當(dāng)中i的值變?yōu)?0了,，卻沒有立即寫入到主存當(dāng)中,。

　　此時(shí)線程2執(zhí)行 j = i，它會(huì)先去主存讀取i的值并加載到CPU2的緩存當(dāng)中,，注意此時(shí)內(nèi)存當(dāng)中i的值還是0,，那么就會(huì)使得j的值為0，而不是10.

　　這就是可見性問題,，線程1對變量i修改了之后,，線程2沒有立即看到線程1修改的值。

3.有序性

　　有序性：即程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行,。舉個(gè)簡單的例子,，看下面這段代碼：

 　　上面代碼定義了一個(gè)int型變量，定義了一個(gè)boolean類型變量,，然后分別對兩個(gè)變量進(jìn)行賦值操作,。從代碼順序上看，語句1是在語句2前面的,，那么JVM在真正執(zhí)行這段代碼的時(shí)候會(huì)保證語句1一定會(huì)在語句2前面執(zhí)行嗎,？不一定，為什么呢,？這里可能會(huì)發(fā)生指令重排序（Instruction Reorder）,。

　　下面解釋一下什么是指令重排序，一般來說,，處理器為了提高程序運(yùn)行效率,，可能會(huì)對輸入代碼進(jìn)行優(yōu)化,，它不保證程序中各個(gè)語句的執(zhí)行先后順序同代碼中的順序一致,，但是它會(huì)保證程序最終執(zhí)行結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果是一致的,。

　　比如上面的代碼中，語句1和語句2誰先執(zhí)行對最終的程序結(jié)果并沒有影響,，那么就有可能在執(zhí)行過程中,，語句2先執(zhí)行而語句1后執(zhí)行。

　　但是要注意,，雖然處理器會(huì)對指令進(jìn)行重排序,，但是它會(huì)保證程序最終結(jié)果會(huì)和代碼順序執(zhí)行結(jié)果相同，那么它靠什么保證的呢,？再看下面一個(gè)例子：

 　　這段代碼有4個(gè)語句,，那么可能的一個(gè)執(zhí)行順序是：

　　那么可不可能是這個(gè)執(zhí)行順序呢： 語句2   語句1    語句4   語句3

　　不可能，因?yàn)樘幚砥髟谶M(jìn)行重排序時(shí)是會(huì)考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性,，如果一個(gè)指令I(lǐng)nstruction 2必須用到Instruction 1的結(jié)果,，那么處理器會(huì)保證Instruction 1會(huì)在Instruction 2之前執(zhí)行。

　　雖然重排序不會(huì)影響單個(gè)線程內(nèi)程序執(zhí)行的結(jié)果,，但是多線程呢,？下面看一個(gè)例子：

 　　上面代碼中，由于語句1和語句2沒有數(shù)據(jù)依賴性,，因此可能會(huì)被重排序,。假如發(fā)生了重排序，在線程1執(zhí)行過程中先執(zhí)行語句2,，而此是線程2會(huì)以為初始化工作已經(jīng)完成,，那么就會(huì)跳出while循環(huán)，去執(zhí)行doSomethingwithconfig(context)方法,，而此時(shí)context并沒有被初始化,，就會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)。

 　　從上面可以看出,，指令重排序不會(huì)影響單個(gè)線程的執(zhí)行,，但是會(huì)影響到線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。

　　也就是說,，要想并發(fā)程序正確地執(zhí)行,，必須要保證原子性、可見性以及有序性,。只要有一個(gè)沒有被保證,，就有可能會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行不正確。

Java內(nèi)存模型

　    在前面談到了一些關(guān)于內(nèi)存模型以及并發(fā)編程中可能會(huì)出現(xiàn)的一些問題,。下面我們來看一下Java內(nèi)存模型,，研究一下Java內(nèi)存模型為我們提供了哪些保證以及在java中提供了哪些方法和機(jī)制來讓我們在進(jìn)行多線程編程時(shí)能夠保證程序執(zhí)行的正確性,。

       在Java虛擬機(jī)規(guī)范中試圖定義一種Java內(nèi)存模型（Java Memory Model，JMM）來屏蔽各個(gè)硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異,，以實(shí)現(xiàn)讓Java程序在各種平臺(tái)下都能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果,。那么Java內(nèi)存模型規(guī)定了哪些東西呢，它定義了程序中變量的訪問規(guī)則,，往大一點(diǎn)說是定義了程序執(zhí)行的次序,。注意，為了獲得較好的執(zhí)行性能,，Java內(nèi)存模型并沒有限制執(zhí)行引擎使用處理器的寄存器或者高速緩存來提升指令執(zhí)行速度,，也沒有限制編譯器對指令進(jìn)行重排序。也就是說,，在java內(nèi)存模型中,，也會(huì)存在緩存一致性問題和指令重排序的問題。

      Java內(nèi)存模型規(guī)定所有的變量都是存在主存當(dāng)中（類似于前面說的物理內(nèi)存）,，每個(gè)線程都有自己的工作內(nèi)存（類似于前面的高速緩存）,。線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不能直接對主存進(jìn)行操作,。并且每個(gè)線程不能訪問其他線程的工作內(nèi)存,。

　舉個(gè)簡單的例子：在java中，執(zhí)行下面這個(gè)語句：

 　　執(zhí)行線程必須先在自己的工作線程中對變量i所在的緩存行進(jìn)行賦值操作,，然后再寫入主存當(dāng)中,。而不是直接將數(shù)值10寫入主存當(dāng)中。

　　那么Java語言 本身對 原子性,、可見性以及有序性提供了哪些保證呢,？

1.原子性      

        在Java中，對基本數(shù)據(jù)類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作,，即這些操作是不可被中斷的,，要么執(zhí)行，要么不執(zhí)行,。

　　上面一句話雖然看起來簡單,，但是理解起來并不是那么容易?？聪旅嬉粋€(gè)例子i：

　　請分析以下哪些操作是原子性操作：   

x = 10;         //語句1
y = x;         //語句2
x++;           //語句3
x = x + 1;     //語句4

　咋一看,，有些朋友可能會(huì)說上面的4個(gè)語句中的操作都是原子性操作。其實(shí)只有語句1是原子性操作,，其他三個(gè)語句都不是原子性操作,。

　　語句1是直接將數(shù)值10賦值給x，也就是說線程執(zhí)行這個(gè)語句的會(huì)直接將數(shù)值10寫入到工作內(nèi)存中,。

　　語句2實(shí)際上包含2個(gè)操作,，它先要去讀取x的值,，再將x的值寫入工作內(nèi)存，雖然讀取x的值以及 將x的值寫入工作內(nèi)存 這2個(gè)操作都是原子性操作,，但是合起來就不是原子性操作了,。

　　同樣的，x++和 x = x+1包括3個(gè)操作：讀取x的值,，進(jìn)行加1操作,，寫入新的值,。

 　　所以上面4個(gè)語句只有語句1的操作具備原子性,。

　　也就是說，只有簡單的讀取,、賦值（而且必須是將數(shù)字賦值給某個(gè)變量,，變量之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作。

       不過這里有一點(diǎn)需要注意：在32位平臺(tái)下,，對64位數(shù)據(jù)的讀取和賦值是需要通過兩個(gè)操作來完成的,，不能保證其原子性。但是好像在最新的JDK中,，JVM已經(jīng)保證對64位數(shù)據(jù)的讀取和賦值也是原子性操作了,。

     從上面可以看出，Java內(nèi)存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作,，如果要實(shí)現(xiàn)更大范圍操作的原子性,，可以通過synchronized和Lock來實(shí)現(xiàn)。由于synchronized和Lock能夠保證任一時(shí)刻只有一個(gè)線程執(zhí)行該代碼塊,，那么自然就不存在原子性問題了,，從而保證了原子性。

2.可見性

       對于可見性,，Java提供了volatile關(guān)鍵字來保證可見性,。

　　當(dāng)一個(gè)共享變量被volatile修飾時(shí)，它會(huì)保證修改的值會(huì)立即被更新到主存,，當(dāng)有其他線程需要讀取時(shí),，它會(huì)去內(nèi)存中讀取新值。

　　而普通的共享變量不能保證可見性,，因?yàn)槠胀ü蚕碜兞勘恍薷闹?，什么時(shí)候被寫入主存是不確定的，當(dāng)其他線程去讀取時(shí),，此時(shí)內(nèi)存中可能還是原來的舊值,，因此無法保證可見性。

　　另外,，通過synchronized和Lock也能夠保證可見性,，synchronized和Lock能保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼,，并且在釋放鎖之前會(huì)將對變量的修改刷新到主存當(dāng)中。因此可以保證可見性,。

3.有序性

在Java內(nèi)存模型中,，允許編譯器和處理器對指令進(jìn)行重排序，但是重排序過程不會(huì)影響到單線程程序的執(zhí)行,，卻會(huì)影響到多線程并發(fā)執(zhí)行的正確性,。

　　在Java里面，可以通過volatile關(guān)鍵字來保證一定的“有序性”（具體原理在下一節(jié)講述）,。另外可以通過synchronized和Lock來保證有序性,，很顯然，synchronized和Lock保證每個(gè)時(shí)刻是有一個(gè)線程執(zhí)行同步代碼,，相當(dāng)于是讓線程順序執(zhí)行同步代碼,，自然就保證了有序性。

　　另外,，Java內(nèi)存模型具備一些先天的“有序性”,，即不需要通過任何手段就能夠得到保證的有序性，這個(gè)通常也稱為 happens-before 原則,。如果兩個(gè)操作的執(zhí)行次序無法從happens-before原則推導(dǎo)出來,，那么它們就不能保證它們的有序性，虛擬機(jī)可以隨意地對它們進(jìn)行重排序,。

　　下面就來具體介紹下happens-before原則（先行發(fā)生原則）：

• 程序次序規(guī)則：一個(gè)線程內(nèi),，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作
• 鎖定規(guī)則：一個(gè)unLock操作先行發(fā)生于后面對同一個(gè)鎖額lock操作
• volatile變量規(guī)則：對一個(gè)變量的寫操作先行發(fā)生于后面對這個(gè)變量的讀操作
• 傳遞規(guī)則：如果操作A先行發(fā)生于操作B,，而操作B又先行發(fā)生于操作C,，則可以得出操作A先行發(fā)生于操作C
• 線程啟動(dòng)規(guī)則：Thread對象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每個(gè)一個(gè)動(dòng)作
• 線程中斷規(guī)則：對線程interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發(fā)生
• 線程終結(jié)規(guī)則：線程中所有的操作都先行發(fā)生于線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結(jié)束,、Thread.isAlive()的返回值手段檢測到線程已經(jīng)終止執(zhí)行
• 對象終結(jié)規(guī)則：一個(gè)對象的初始化完成先行發(fā)生于他的finalize()方法的開始

　　這8條原則摘自《深入理解Java虛擬機(jī)》,。

　　這8條規(guī)則中，前4條規(guī)則是比較重要的,，后4條規(guī)則都是顯而易見的,。

　　下面我們來解釋一下前4條規(guī)則：

　　對于程序次序規(guī)則來說，我的理解就是一段程序代碼的執(zhí)行在單個(gè)線程中看起來是有序的,。注意,，雖然這條規(guī)則中提到“書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作”，這個(gè)應(yīng)該是程序看起來執(zhí)行的順序是按照代碼順序執(zhí)行的,，因?yàn)樘摂M機(jī)可能會(huì)對程序代碼進(jìn)行指令重排序,。雖然進(jìn)行重排序，但是最終執(zhí)行的結(jié)果是與程序順序執(zhí)行的結(jié)果一致的，它只會(huì)對不存在數(shù)據(jù)依賴性的指令進(jìn)行重排序,。因此,，在單個(gè)線程中，程序執(zhí)行看起來是有序執(zhí)行的,，這一點(diǎn)要注意理解,。事實(shí)上，這個(gè)規(guī)則是用來保證程序在單線程中執(zhí)行結(jié)果的正確性,，但無法保證程序在多線程中執(zhí)行的正確性,。

　　第二條規(guī)則也比較容易理解，也就是說無論在單線程中還是多線程中,，同一個(gè)鎖如果出于被鎖定的狀態(tài),，那么必須先對鎖進(jìn)行了釋放操作，后面才能繼續(xù)進(jìn)行l(wèi)ock操作,。

　　第三條規(guī)則是一條比較重要的規(guī)則,，也是后文將要重點(diǎn)講述的內(nèi)容。直觀地解釋就是,，如果一個(gè)線程先去寫一個(gè)變量，然后一個(gè)線程去進(jìn)行讀取,，那么寫入操作肯定會(huì)先行發(fā)生于讀操作,。

　　第四條規(guī)則實(shí)際上就是體現(xiàn)happens-before原則具備傳遞性。

內(nèi)存模型

大家都知道,，計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序時(shí),，每條指令都是在CPU中執(zhí)行的，而執(zhí)行指令過程中,，勢必涉及到數(shù)據(jù)的讀取和寫入,。由于程序運(yùn)行過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)是存放在主存（物理內(nèi)存）當(dāng)中的，這時(shí)就存在一個(gè)問題,，由于CPU執(zhí)行速度很快,，而從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)和向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)的過程跟CPU執(zhí)行指令的速度比起來要慢的多，因此如果任何時(shí)候?qū)?shù)據(jù)的操作都要通過和內(nèi)存的交互來進(jìn)行,，會(huì)大大降低指令執(zhí)行的速度,。因此在CPU里面就有了高速緩存。

　　也就是,，當(dāng)程序在運(yùn)行過程中,，會(huì)將運(yùn)算需要的數(shù)據(jù)從主存復(fù)制一份到CPU的高速緩存當(dāng)中，那么CPU進(jìn)行計(jì)算時(shí)就可以直接從它的高速緩存讀取數(shù)據(jù)和向其中寫入數(shù)據(jù),，當(dāng)運(yùn)算結(jié)束之后,，再將高速緩存中的數(shù)據(jù)刷新到主存當(dāng)中。舉個(gè)簡單的例子，比如下面的這段代碼：

 　　當(dāng)線程執(zhí)行這個(gè)語句時(shí),，會(huì)先從主存當(dāng)中讀取i的值,，然后復(fù)制一份到高速緩存當(dāng)中，然后CPU執(zhí)行指令對i進(jìn)行加1操作,，然后將數(shù)據(jù)寫入高速緩存,，最后將高速緩存中i最新的值刷新到主存當(dāng)中。

　　這個(gè)代碼在單線程中運(yùn)行是沒有任何問題的,，但是在多線程中運(yùn)行就會(huì)有問題了,。在多核CPU中，每條線程可能運(yùn)行于不同的CPU中,，因此每個(gè)線程運(yùn)行時(shí)有自己的高速緩存（對單核CPU來說,，其實(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種問題，只不過是以線程調(diào)度的形式來分別執(zhí)行的）,。本文我們以多核CPU為例,。

　　比如同時(shí)有2個(gè)線程執(zhí)行這段代碼，假如初始時(shí)i的值為0,，那么我們希望兩個(gè)線程執(zhí)行完之后i的值變?yōu)?,。但是事實(shí)會(huì)是這樣嗎？

　　可能存在下面一種情況：初始時(shí),，兩個(gè)線程分別讀取i的值存入各自所在的CPU的高速緩存當(dāng)中,，然后線程1進(jìn)行加1操作，然后把i的最新值1寫入到內(nèi)存,。此時(shí)線程2的高速緩存當(dāng)中i的值還是0,，進(jìn)行加1操作之后，i的值為1,，然后線程2把i的值寫入內(nèi)存,。

　　最終結(jié)果i的值是1，而不是2,。這就是著名的緩存一致性問題,。通常稱這種被多個(gè)線程訪問的變量為共享變量。

　　也就是說,，如果一個(gè)變量在多個(gè)CPU中都存在緩存（一般在多線程編程時(shí)才會(huì)出現(xiàn)）,，那么就可能存在緩存不一致的問題。

　　為了解決緩存不一致性問題,，通常來說有以下2種解決方法：

　　1）通過在總線加LOCK#鎖的方式

　　2）通過緩存一致性協(xié)議

　　這2種方式都是硬件層面上提供的方式,。

　　在早期的CPU當(dāng)中，是通過在總線上加LOCK#鎖的形式來解決緩存不一致的問題,。因?yàn)镃PU和其他部件進(jìn)行通信都是通過總線來進(jìn)行的,，如果對總線加LOCK#鎖的話，也就是說阻塞了其他CPU對其他部件訪問（如內(nèi)存），從而使得只能有一個(gè)CPU能使用這個(gè)變量的內(nèi)存,。比如上面例子中 如果一個(gè)線程在執(zhí)行 i = i +1,，如果在執(zhí)行這段代碼的過程中，在總線上發(fā)出了LCOK#鎖的信號,，那么只有等待這段代碼完全執(zhí)行完畢之后,，其他CPU才能從變量i所在的內(nèi)存讀取變量，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作,。這樣就解決了緩存不一致的問題,。

　　但是上面的方式會(huì)有一個(gè)問題，由于在鎖住總線期間,，其他CPU無法訪問內(nèi)存,，導(dǎo)致效率低下。

　　所以就出現(xiàn)了緩存一致性協(xié)議,。最出名的就是Intel 的MESI協(xié)議,，MESI協(xié)議保證了每個(gè)緩存中使用的共享變量的副本是一致的。它核心的思想是：當(dāng)CPU寫數(shù)據(jù)時(shí),，如果發(fā)現(xiàn)操作的變量是共享變量,，即在其他CPU中也存在該變量的副本，會(huì)發(fā)出信號通知其他CPU將該變量的緩存行置為無效狀態(tài),，因此當(dāng)其他CPU需要讀取這個(gè)變量時(shí),，發(fā)現(xiàn)自己緩存中緩存該變量的緩存行是無效的，那么它就會(huì)從內(nèi)存重新讀取,。

深入剖析volatile關(guān)鍵字 

在前面講述了很多東西，其實(shí)都是為講述volatile關(guān)鍵字作鋪墊,，那么接下來我們就進(jìn)入主題,。

1.volatile關(guān)鍵字的兩層語義

　　一旦一個(gè)共享變量（類的成員變量、類的靜態(tài)成員變量）被volatile修飾之后,，那么就具備了兩層語義：

　　1）保證了不同線程對這個(gè)變量進(jìn)行操作時(shí)的可見性,，即一個(gè)線程修改了某個(gè)變量的值，這新值對其他線程來說是立即可見的,。

　　2）禁止進(jìn)行指令重排序,。

　　先看一段代碼，假如線程1先執(zhí)行,，線程2后執(zhí)行：

 　　這段代碼是很典型的一段代碼,，很多人在中斷線程時(shí)可能都會(huì)采用這種標(biāo)記辦法。但是事實(shí)上,，這段代碼會(huì)完全運(yùn)行正確么,？即一定會(huì)將線程中斷么？不一定，也許在大多數(shù)時(shí)候,，這個(gè)代碼能夠把線程中斷,，但是也有可能會(huì)導(dǎo)致無法中斷線程（雖然這個(gè)可能性很小，但是只要一旦發(fā)生這種情況就會(huì)造成死循環(huán)了）,。

　　下面解釋一下這段代碼為何有可能導(dǎo)致無法中斷線程,。在前面已經(jīng)解釋過，每個(gè)線程在運(yùn)行過程中都有自己的工作內(nèi)存,，那么線程1在運(yùn)行的時(shí)候,，會(huì)將stop變量的值拷貝一份放在自己的工作內(nèi)存當(dāng)中。

　　那么當(dāng)線程2更改了stop變量的值之后,，但是還沒來得及寫入主存當(dāng)中,，線程2轉(zhuǎn)去做其他事情了，那么線程1由于不知道線程2對stop變量的更改,，因此還會(huì)一直循環(huán)下去,。

　　但是用volatile修飾之后就變得不一樣了：

　　第一：使用volatile關(guān)鍵字會(huì)強(qiáng)制將修改的值立即寫入主存；

　　第二：使用volatile關(guān)鍵字的話,，當(dāng)線程2進(jìn)行修改時(shí),，會(huì)導(dǎo)致線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效（反映到硬件層的話，就是CPU的L1或者L2緩存中對應(yīng)的緩存行無效）,；

　　第三：由于線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效,，所以線程1再次讀取變量stop的值時(shí)會(huì)去主存讀取。

　　那么在線程2修改stop值時(shí)（當(dāng)然這里包括2個(gè)操作,，修改線程2工作內(nèi)存中的值,，然后將修改后的值寫入內(nèi)存），會(huì)使得線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效,，然后線程1讀取時(shí),，發(fā)現(xiàn)自己的緩存行無效，它會(huì)等待緩存行對應(yīng)的主存地址被更新之后,，然后去對應(yīng)的主存讀取最新的值,。

　　那么線程1讀取到的就是最新的正確的值。

2.volatile保證原子性嗎,？

　　從上面知道volatile關(guān)鍵字保證了操作的可見性,，但是volatile能保證對變量的操作是原子性嗎？

　　下面看一個(gè)例子：

 　　大家想一下這段程序的輸出結(jié)果是多少,？也許有些朋友認(rèn)為是10000,。但是事實(shí)上運(yùn)行它會(huì)發(fā)現(xiàn)每次運(yùn)行結(jié)果都不一致，都是一個(gè)小于10000的數(shù)字,。

　　可能有的朋友就會(huì)有疑問,，不對啊,，上面是對變量inc進(jìn)行自增操作，由于volatile保證了可見性,，那么在每個(gè)線程中對inc自增完之后,，在其他線程中都能看到修改后的值啊，所以有10個(gè)線程分別進(jìn)行了1000次操作,，那么最終inc的值應(yīng)該是1000*10=10000,。

　　這里面就有一個(gè)誤區(qū)了，volatile關(guān)鍵字能保證可見性沒有錯(cuò),，但是上面的程序錯(cuò)在沒能保證原子性,。可見性只能保證每次讀取的是最新的值,，但是volatile沒辦法保證對變量的操作的原子性,。

　　在前面已經(jīng)提到過，自增操作是不具備原子性的,，它包括讀取變量的原始值,、進(jìn)行加1操作、寫入工作內(nèi)存,。那么就是說自增操作的三個(gè)子操作可能會(huì)分割開執(zhí)行,，就有可能導(dǎo)致下面這種情況出現(xiàn)：

　　假如某個(gè)時(shí)刻變量inc的值為10，

　　線程1對變量進(jìn)行自增操作,，線程1先讀取了變量inc的原始值,，然后線程1被阻塞了；

　　然后線程2對變量進(jìn)行自增操作,，線程2也去讀取變量inc的原始值,，由于線程1只是對變量inc進(jìn)行讀取操作，而沒有對變量進(jìn)行修改操作,，所以不會(huì)導(dǎo)致線程2的工作內(nèi)存中緩存變量inc的緩存行無效,，所以線程2會(huì)直接去主存讀取inc的值，發(fā)現(xiàn)inc的值時(shí)10,，然后進(jìn)行加1操作，并把11寫入工作內(nèi)存,，最后寫入主存,。

　　然后線程1接著進(jìn)行加1操作，由于已經(jīng)讀取了inc的值,，注意此時(shí)在線程1的工作內(nèi)存中inc的值仍然為10,，所以線程1對inc進(jìn)行加1操作后inc的值為11，然后將11寫入工作內(nèi)存,，最后寫入主存,。

　　那么兩個(gè)線程分別進(jìn)行了一次自增操作后,，inc只增加了1。

　　解釋到這里,，可能有朋友會(huì)有疑問,，不對啊，前面不是保證一個(gè)變量在修改volatile變量時(shí),，會(huì)讓緩存行無效嗎,？然后其他線程去讀就會(huì)讀到新的值，對,，這個(gè)沒錯(cuò),。這個(gè)就是上面的happens-before規(guī)則中的volatile變量規(guī)則，但是要注意,，線程1對變量進(jìn)行讀取操作之后,，被阻塞了的話，并沒有對inc值進(jìn)行修改,。然后雖然volatile能保證線程2對變量inc的值讀取是從內(nèi)存中讀取的,，但是線程1沒有進(jìn)行修改，所以線程2根本就不會(huì)看到修改的值,。

　　根源就在這里,，自增操作不是原子性操作，而且volatile也無法保證對變量的任何操作都是原子性的,。

　　把上面的代碼改成以下任何一種都可以達(dá)到效果：

　　采用synchronized：

public class Test {
    public  int inc = 0;
    public synchronized void increase() {
        inc++;
    }
    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<1000;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }
        while(Thread.activeCount()>1)  //保證前面的線程都執(zhí)行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

采用Lock：

public class Test {
    public  int inc = 0;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    public  void increase() {
        lock.lock();
        try {
            inc++;
        } finally{
            lock.unlock();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<1000;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }
        while(Thread.activeCount()>1)  //保證前面的線程都執(zhí)行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

　　采用AtomicInteger：

public class Test {
    public  AtomicInteger inc = new AtomicInteger();
    public  void increase() {
        inc.getAndIncrement();
    }
    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<1000;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }
        while(Thread.activeCount()>1)  //保證前面的線程都執(zhí)行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

　　在java 1.5的java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子操作類,，即對基本數(shù)據(jù)類型的 自增（加1操作），自減（減1操作）,、以及加法操作（加一個(gè)數(shù)）,，減法操作（減一個(gè)數(shù)）進(jìn)行了封裝，保證這些操作是原子性操作,。atomic是利用CAS來實(shí)現(xiàn)原子性操作的（Compare And Swap）,，CAS實(shí)際上是利用處理器提供的CMPXCHG指令實(shí)現(xiàn)的，而處理器執(zhí)行CMPXCHG指令是一個(gè)原子性操作,。

3.volatile能保證有序性嗎,？

　　在前面提到volatile關(guān)鍵字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保證有序性,。

　　volatile關(guān)鍵字禁止指令重排序有兩層意思：

　　1）當(dāng)程序執(zhí)行到volatile變量的讀操作或者寫操作時(shí),，在其前面的操作的更改肯定全部已經(jīng)進(jìn)行，且結(jié)果已經(jīng)對后面的操作可見,；在其后面的操作肯定還沒有進(jìn)行,；

　　2）在進(jìn)行指令優(yōu)化時(shí)，不能將在對volatile變量訪問的語句放在其后面執(zhí)行,，也不能把volatile變量后面的語句放到其前面執(zhí)行,。