面试官:你知道并发Bug的源头是什么吗？

桃扇骨 2022-02-02 09:07 276阅读 0赞

讲实话听到这个问题，不太熟悉并发编程的同学有点晕，你可能只能答个因为多线程之间的竞争共享资源啊。对说的没错。

但是呢感觉不够亮眼！我们的目的就是让面试官眼前一亮，让他颤抖！心里鼓掌:"牛批牛批!"

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万剑归宗

多线程，给我们的感觉像啥？就像《风云》里面的无名的"万剑归宗"！《雪中悍刀行》里面老剑神李淳罡一声“剑来！”。哗哗哗的好多剑同时操作着一起飞！多帅哦！

但实际上CPU的执行是有时间片的，也就是其实我们多线程不是同一时间一起执行的，是每个线程执行一会儿就换一个上，但是时间片很短，所以我们感觉上是一起执行的。当然多核CPU的话，每个CPU是并行的，但是我们CPU颗数哪有我们的线程多！

大家都知道我们电脑有CPU，内存，IO设备。IO读取时最慢的，然后是内存读取，最快的是CPU的执行。那因为内存太慢了，跟不上CPU，所以CPU搞了个缓存。就是因为这个缓存再加上多颗CPU并发就出问题了。

举个例子

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上面这个程序很简单，但是如果有两个线程A和B，分别CPU-A和CPU-B中同时addOne()可能会出现什么问题呢？

同时的线程A把a从内存中取到CPU-A缓存中，缓存中a的值是0，线程B把a从内存中取到CPU-B缓存中缓存中a的值是0。然后它们各自+了个1。这时候在它们的各自的缓存中a的值都是1。那之后写入内存中，是不是a就变成1了？

那我们加了两次是不是少了一次了！这是问题就是**可见性问题**了！CPU-A的缓存的值CPU-B不可见！这就是可见性的根本原因。

我们再来说一下**原子性，首先原子性指的就是一个或多个操作在CPU中执行不会被中断的特性称为原子性。**

我们的JAVA语言是高级语言。高级语言是怎么个情况。就是我们一条java代码涵盖了好几条底层指令。比如我们上面的a=a+1;把它转换成CPU指令至少有三条。

第一条：把a从内存拿到寄存器中；

第二条：寄存器中+1；

第三条：结果写入缓存或内存中；

那按照**CPU的原子性，它是指令级别的！**一条指令是不会被中断的，所以说在**我们以为a=a+1;是原子级别的，实际上在CPU看来不是**。

所以呢如果此时有两个线程同时执行，那可能线程A执行到第二条的时候，时间片到了。现在换线程B上了，然后线程B又把a从内存中拿到，然后+1返回结果，此时换到了线程A，线程A继续执行第三条。那情况就是又错了。

还没完呢！我们编译器或解释器的优化可能带来意料不到的问题！为了优化性能，它可能会改变语句执行的顺序，也就是指令重排！

最经典的就是单例的双重检查了！

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看起来都加锁了好像没问题了，而问题就出在 instance = new Singleton(); 上

我们认为的new操作就是：

1.分配一块内存

2.在内存上初始化Singleton

3.将内存地址赋值给instance

而指令重排之后：

1.分配一块内存

2.将内存地址分配给instance

3.初始化Singleton

这会导致什么问题呢？假设线程A已经执行到new Singleton()的指令2了，然后时间片到了，这时候线程B也调用getInstance();到第一个instance==null时候，直接返回了。很开心拿到了对象了！而实际上对象还没初始化呢！所以用了的话就是空指针了！

这就是**有序性**问题了！

所以一共有**三大特性:可见性、原子性、有序性**。并发的问题都逃不过这三大特性！JAVA的内存模型其实有很多都是解决这几种问题的，比如上面单例的例子instance由 volatile来声明一下，这样就禁止指令重排了！

希望通过今天的分析大家能深入理解这三大特性！写出健壮的并发代码！

转载自:  
作者：yes的练级攻略  
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来源：简书  
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