多线程原子性可见性和有序性的理解之‪一‬ 2020年JAVA面试208题

说到多线程的原子性、可见性和有序性。
这是多线程确保线程安全的三个标准。
首先。咱说说。原子性。原子性其实很好理解。原子就是最小的单元，他就是可执行的最小的单元。在程序执行的时候，最小的一个可执行单元就是一个原子。
一段原子性的代码执行的时候。不会被打断。这一段代码的执行，要么不执行，要么全部执行完毕。
这段代码也许只有一行代码，也许是多行代码。
一行代码很多也不是原子性的，因为这个原子性并非是我们Java程序代码的原子性，而是CPU执行 阶段的原子性。并不是说代码少他就是原子性。也不是说代码多的就不是原子性。一行代码很多都不是原子性的，多行代码加上锁，也可以是原子性的。
比如。定义一个整型int i = 10。这一行代码它就是原子性的，这里是给整形变量i赋值，这个就是原子性的，它不可能被打断。
如果定义的一个长整型的 long j=10，这就不是原子性的，为什么呢？因为这个long类型啊，他是64位的，64位的长整型。在CPU中执行赋值操作的时候，它是分两步，分别64位的高位和低位进行赋值，这是分两步来完成的。类似的double也是这样子，double也是64位的，会分两步分别给高32位和低32位赋值，就是两步操作，不是原子性的。
那么咱们来看另一个语句。int i=10； i++ ; 这个i=10我们刚刚说过了，是原子性的，那这个 i++是不是原子型的呢？直接说答案：i++不是原子型的。
别看这么简单的一个计算，写程序就一行，但到了CPU级别就需要3条指令，1 获取i的值， 2 执行i+1 的操作，3 把i+1的结果赋值给i 。所以这个i++不是原子性的。
这么简单的语句都不是原子性的，那么是不是对于多行代码就肯定不是原子性了呢？其实也不是，Java可以利用锁来保证多行语句是原子性的。
从CPU的角度来看，就是插入一个Lock指令。当一段代码被Lock指令锁住后，一个线程执行这段代码的时候，其他线程就无法执行，只能等着这个线程执行完毕才能获得执行权。这就是保证这段代码的原子性。
具体在Java代码里面写的时候就用synchronized 和lock对象，来实现一段代码，一个方法，一个对象的锁。这是对原子性的解释。
那么可见性是什么呢？在Java的内存模型中，每一个子线程会拥有一个单独的工作内存，主线程有一个主内存。主内存中存放的是共享变量，虽说是共享变量，看起来是被主线程和子线程共享的，那么子线程就可以读写操作该共享变量了吧？其实不行的，子线程是不能直接读写操作主内存中的共享变量的。
子线程会在工作内存中创建该共享变量的副本，然后读写操作该副本。这里再强调一下，子线程不能直接读写主内存的共享变量，只能读写工作内存中的共享变量的副本，读写完毕后再将副本的值回写到主内存中。
这时候，我们就发现一个问题了，假设主线程中有共享变量 x = 10 , 有两个子线程 A和B，要操作共享变量x，就会分别在各自的工作内存中加载一份x的副本。这时候咱们看到了，原来只有一个x，现在变成了3份：主内存中的x和两个副本x。
如果子线程A对副本x做了+1 操作，线程A中的x就变成 11 了，但线程B看到的x还是10，这就出现了可见性的问题。
通过上面的描述，总结一下什么是线程的可见性问题：就是多线程情况下，一个线程修改了变量的值，另一个线程看不到这个变化。
那怎么解决这个问题呢？思路是这样的，对于线程A来说，只要修改了x副本的值，马上把这个值回写到主内存中；对于线程B来说，只要想读x的值，就再次从主线程加载