线程安全性——可见性，有序性

        大家好，今天持续为大家更新有关并发编程线程安全性的学习，希望能帮到大家。书接上文，上篇文章我们说到，线程安全性中的原子性的考虑，我们采用了jdk类库中提供的Atomic的原子类进行讨论，或者用到互斥锁去处理原子性问题。

在上文中一直在说为解决线程安全的原子性问题，倒是没给大家介绍问什么一段程序当中不是原子性操作会出现线程不安全的问题。下面就和大家举一个简单额例子。

①为什么线程安全要考虑原子性操作

比如一个累加操作count++；此操作在字节码文件指令中是会造成指令重排序的

1，首先要考虑获取count在内存中的值

2，对此值进行累加操作

3，将新的值写入主内存当中。

但是在执行引擎底层执行调用CPU时，会产生指令重排序，意思就是说代码不一定是按照你的逻辑一行一行执行的，系统为了优化策略可能会先执行第二步，再执行第一步，这样的情况下，多线程进入就出存在线程安全性问题。

②线程安全——可见性

导致共享变量在线程中不可见的原因：

一，线程的交替执行

二，指令重排序结合线程交叉执行

三，共享变量在更新后的新值没有及时从本地内存更新到主内存当中

前面我们对于JAVA内存模型有了详细的讲解，在此提出有关线程安全的可见性的是哪个产生原因相信大家都可以理解，如果不能理解请留言或者继续阅读执行的文章。

那么线程安全方面存在可见性的问题，在编码的时候我们应该怎么去注意或者怎么去处理呢。

JMM对于synchronized的两条规定。

① 线程解锁前，必须将变量在线程中更新的值刷新到主内存当中去。

② 线程在加锁时，必须清空工作内存中变量的值，从而使用共享变量时能从主内存中拿到最新的值（注意：加锁和解锁指的是同意吧锁）。

因此可以用synchronized来处理线程安全的可见性问题。

③ 可见性：volatile

在java中对于关键字volatile主要是通过加入内存屏障和禁止指令重排序的优化来实现的。

怎么理解呢，就是在用volatile关键字修饰的变量时，会在写操作后加入一条store的屏障指令，将本地内存中的共享变量刷新到主内存当中去。在用volatile关键字修饰的变量的读操作时，会在读操作前加入一条load的屏障指令，从内存中读取共享变量。

volatile写操作

volatile读操作

现在我们用volatile关键字去举例子，看看在多线程可见性的情况下能不能实现线程安全。

volatile测试

多次执行结果我们可以看出，只是单单使用volatile关键字也是不能保证线程的安全性的，那究竟是为什么呢？其实你想假如A线程对一个初始值为0的count进行累加操作，因为本业务线程进来不会产生阻塞，那么碰巧此时B线程也进来，此时线程A和线程B是线程可见的都能拿到本地变量count的值都是0，对比主内存中count的值也都是0，所以继续执行累加操作，你想在此时两个线程同时对count执行累加操作，执行完count等于1。在此过程中就对count的累加操作少了一次执行的结果的了累加。这就是volatile并不能保证线程安全性的原因。也就说明了volatile关键字不具备原子性操作。

③  线程安全性——有序性

有序性：在java内存模型中，允许编译器和处理器在对指令进行重排序，但是重排序过程中不会影响单线程的执行，却会影响多线程并发执行的准确性。

有序性——happens-before原则

① 程序次序原则：一个线程中，代码按照顺序，书写在前面的操作先行书写在后面的操作。（程序看起来是按照代码的顺序执行的，但是虚拟机优化可能会对代码进行执行重排序，那也就是说两者共同走到最后的结果是相同的）

② 锁定规则：一个unLock操作先行发生于后面一个Lock操作。

③ volatile变量规则，对一个变量的写操作先行发生于对这个变量的读操作。

④传递性规则，在程序中，如果存在A大于B，并且B大于C，那么A的结果必然大于C。

⑤线程启动规则：每一个线程的Thread独享的start（）方法先行发生于线程中的每一个动作。

⑥线程中断规则：对线程的interrupt（）方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生。

⑦ 对象的终结规则：一个对象的初始化先行发生于他的finalize（）方法的开始。

以上原则中，如果两个线程在执行过程中不能从happens-before原则中推倒出来，那么java虚拟机就会对其进行指令重排序，就不能保证线程的有序性了。

以上两篇文章对线程的安全性做了一一的分析。下面总结一下线程的安全性：

线程安全性解决方案：

原子性：synchronized ，Lock，Atomic包。

可见性：synchronized，volatile关键字。

有序性：happens-before原则。

谢谢大家！