Java线程安全性

      在Java中，线程安全性是指：当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些进程将如何交替进行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。

      线程安全性体现在三个方面：原子性、可见性、有序性。

一. 原子性

      原子性提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作。

      保证原子性有两种方式：

      （1）Atomic包

• AtomicXXX：CAS、Unsafe.compareAndSwapInt
• AtomicLong、LongAdder（两者区别：https://blog.csdn.net/yao123long/article/details/63683991）
• AtomicReference、AtomicReferenceFieldUpdater（添加的类属性需要使用volatile修饰）
• AtomicStampReference：解决CAS的ABA问题

      （2）锁

• synchronized：依赖JVM，修饰代码块、方法、静态方法、类（子类继承父类后，父类的synchronized修饰的方法不起作用（synchronized不属于方法声明的一部分），子类需要自己显式声明synchronized关键字。）
• Lock：依赖特殊的CPU指令，代码实现，ReentrantLock

二. 可见性

     可见性指一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到。

     volatile：通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现。（不保证原子性）

• 对volatile变量写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，将本地内存中的共享变量值刷新到主内存；
• 对volatile变量读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令，从主内存中读取共享变量。

     使用volatile必须具备2个条件：①对变量的写操作不依赖当前值；②该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

三. 有序性

      有序性指一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该观察结果一般杂乱无序。

      happens-before原则保证指令不能重排，共有8条原则：

• 程序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性。
• volatile规则：volatile变量的写，先发生于读，这保证了volatile变量的可见性。
• 锁规则：解锁（unlock）必然发生在随后的加锁（lock）前。
• 传递性：A先于B，B先于C，那么A必然先于C。
• 线程的start()方法先于它的每一个动作。
• 线程的所有操作先于线程的终结（Thread.join()）。
• 线程的中断（interrupt()）先于被中断线程的代码。
• 对象的构造函数执行、结束先于finalize()方法。