原子性、可见性与有序性

朱雀 2020-05-13 15:44 1042阅读 0赞

Java内存模型是围绕着并发过程中如何处理原子性、可见性、有序性这三个特征来建立的。

原子性(Atomicity)

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。

在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的，要么执行，要么不执行。

上面一句话虽然看起来简单，但是理解起来并不是那么容易。看下面一个例子：

请分析以下哪些操作是原子性操作：

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

乍一看，有些朋友可能会说上面的4个语句中的操作都是原子性操作。其实只有语句1是原子性操作，其他三个语句都不是原子性操作。

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。

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，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。

所以上面4个语句只有语句1的操作具备原子性。也就是说，只有简单的读取、赋值（而且必须是将数字赋值给某个变量，变量之间的相互赋值不是原子操作）才是原子操作。

需要注意的是，如有一段代码中有多个原子操作，但是不同的原子操作整合在一起，这段代码可能就不是原子操作了。

在java中，我们可以通过目前已经看到的synchronized关键字和在之后章节中将会介绍到Lock对象，来保证语句执行的原子性。

可见性(Visibility)

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Java中，synchronized关键字、Lock对象和我们后面将介绍到的volatile关键字都可以实现共享变量的可见性。关于可见性的问题，这涉及到硬件的内存模型。我们后面将会有一节专门介绍volatile关键字，到时我们会对这个概念进行更加详细的讲解。

有序性(Ordering)

在Java中，一个线程中的代码总是串行执行的。如果同时存在多个线程，在没有采取同步措施的情况下，我们是无法保证线程的先后执行顺序的，线程可以并行的执行。反之，如果我们采取了同步措施，例如多个线程竞争同一个锁，那么只有获取到锁的线程才能执行，也就是说，这种情况下，即使存在多个线程，也不同同时执行，必须是一个线程执行完成后，下一个抢到锁的线程才能执行...

在Java中，synchronized关键字、Lock对象以及volatile关键字都可以保证多个线程执行时的有序性。

总结

synchronized关键字、Lock对象同时支持原子性、有序性和可见性

volatile关键字只支持可见性和有序性，并不保证原子性。

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