面试官：你对多线程熟悉吗，谈谈线程安全中的原子性，有序性和可见性？

对于Java并发编程，通常来讲有如下的关注点：

1. 线程安全性，正确性。

2. 线程的活跃性(死锁，活锁)

3. 性能

其中线程的安全性问题是首要解决的问题，线程不安全，运行出来的结果和预期不一致，那就连基本要求都没达到了。

保证线程的安全性问题，本质上就是保证线程同步，实际上就是线程之间的通讯问题。咱们知道，在操做系统中线程通讯有如下几种方式：

1. 信号量

2. 信号

3. 管道

4. 共享内存

5. 消息队列

6. socket

java中线程通讯主要使用共享内存的方式。共享内存的通讯方式首先要关注的就是可见性和有序性。而原子性操做通常都是必要的，因此主要关注这三个问题。

1.原子性

原子性是指操做是不可分的。其表如今于对于共享变量的某些操做，应该是不可分的，必须连续完成。例如a++，对于共享变量a的操做，实际上会执行三个步骤：

1. 读取变量a的值

2. a的值+1

3. 将值赋予变量a 。

这三个操做中任何一个操做过程当中，a的值被人篡改，那么都会出现咱们不但愿出现的结果。因此咱们必须保证这是原子性的。Java中的锁的机制解决了原子性的问题。

2.可见性

可见性是值一个线程对共享变量的修改，对于另外一个线程来讲是不是能够看到的。

为何会出现这种问题呢？

咱们知道，java线程通讯是经过共享内存的方式进行通讯的，而咱们又知道，为了加快执行的速度，线程通常是不会直接操做内存的，而是操做缓存。

java线程内存模型：

实际上，线程操做的是本身的工做内存，而不会直接操做主内存。若是线程对变量的操做没有刷写会主内存的话，仅仅改变了本身的工做内存的变量的副本，那么对于其余线程来讲是不可见的。而若是另外一个变量没有读取主内存中的新的值，而是使用旧的值的话，一样的也能够列为不可见。

对于jvm来讲，主内存是全部线程共享的java堆，而工做内存中的共享变量的副本是从主内存拷贝过去的，是线程私有的局部变量，位于java栈中。

那么咱们怎么知道何时工做内存的变量会刷写到主内存当中呢？

这就涉及到java的happens-before关系了。

在JMM中，若是一个操做执行的结果须要对另外一个操做可见，那么这两个操做之间必须存在happens-before关系。

这我的的博客写的不错：http://ifeve.com/easy-happens-before/。

简单来讲，只要知足了happens-before关系，那么他们就是可见的。

例如：

线程A中执行i=1，线程B中执行j=i。若是线程A的操做和线程B的操做知足happens-before关系，那么j就必定等于1，不然j的值就是不肯定的。

happens-before关系以下：

1. 程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操做先行发生于书写在后面的操做；

2. 锁定规则：一个unLock操做先行发生于后面对同一个锁额lock操做；

3. volatile变量规则：对一个变量的写操做先行发生于后面对这个变量的读操做；

4. 传递规则：若是操做A先行发生于操做B，而操做B又先行发生于操做C，则能够得出操做A先行发生于操做C；

5. 线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每一个一个动做；

6. 线程中断规则：对线程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. 线程终结规则：线程中全部的操做都先行发生于线程的终止检测，咱们能够经过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行；

8. 对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始；

从上面的happens-before规则，显然，通常只须要使用volatile关键字，或者使用锁的机制，就能实现内存的可见性了。

3.有序性

有序性是指程序在执行的时候，程序的代码执行顺序和语句的顺序是一致的。

为何会出现不一致的状况呢？

这是因为重排序的缘故。

在Java内存模型中，容许编译器和处理器对指令进行重排序，可是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

举个例子：

线程A:

context = loadContext();    
inited = true;    

线程B:

while(!inited ){
 sleep
}
doSomethingwithconfig(context);

若是线程A发生了重排序：

inited = true;    
context = loadContext(); 

那么线程B就会拿到一个未初始化的content去配置，从而引发错误。

由于这个重排序对于线程A来讲是不会影响线程A的正确性的，而若是loadContext()方法被阻塞了，为了增长Cpu的利用率，这个重排序是可能的。

若是要防止重排序，须要使用volatile关键字，volatile关键字能够保证变量的操做是不会被重排序的。