Java併發程式設計（六）三大特性：原子性、可見性、有序性

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一、原子性

　　原子性：即一個操作或者多個操作要麼全部執行並且執行的過程不會被任何因素打斷，要麼就都不執行。

　　一個很經典的例子就是銀行賬戶轉賬問題：

　　比如從賬戶A向賬戶B轉1000元，那麼必然包括2個操作：從賬戶A減去1000元，往賬戶B加上1000元。

　　試想一下，如果這2個操作不具備原子性，會造成什麼樣的後果。假如從賬戶A減去1000元之後，操作突然中止。然後又從B取出了500元，取出500元之後，再執行往賬戶B加上1000元的操作。這樣就會導致賬戶A雖然減去了1000元，但是賬戶B沒有收到這個轉過來的1000元。

　　所以這2個操作必須要具備原子性才能保證不出現一些意外的問題。

　　同樣地反映到併發程式設計中會出現什麼結果呢？

　　舉個最簡單的例子，大家想一下假如為一個32位的變數賦值過程不具備原子性的話，會發生什麼後果？

　　i = 9;

　　假若一個執行緒執行到這個語句時，我暫且假設為一個32位的變數賦值包括兩個過程：為低16位賦值，為高16位賦值。

　　那麼就可能發生一種情況：當將低16位數值寫入之後，突然被中斷，而此時又有一個執行緒去讀取i的值，那麼讀取到的就是錯誤的資料。

二、可見性

可見性是指當一個執行緒修改了共享變數後，其他執行緒能夠立即得知這個修改；

如：執行緒1和執行緒2同時載入變數flag=1到自己的本地記憶體中來，但是2個執行緒在不同的cpu執行此時可能就會出現執行緒1將flag修改為2，但是這個時候只是在自己的工作記憶體中，或者說cpu的快取記憶體中，還沒來得及寫入主記憶體，也有可能寫入了主記憶體，但是執行緒2沒有及時去重新整理主記憶體的資料，這個時候就會導致執行緒2讀取的flag還是為1；

這個就是併發程式設計中比較常見的可見性問題，後續會講解volatile如何解決可見性問題的；

三、有序性

編譯器和指令器，有的時候為了提高程式碼執行效率，會將指令重排序；

public class Singleton {
    private Singleton() { }
    private volatile static Singleton instance;
    public Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(instance==null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

instance = new Singleton();

這條語句實際上包含了三個操作：1.分配物件的記憶體空間；2.初始化物件；3.設定instance指向剛分配的記憶體地址。但由於存在重排序的問題，可能有以下的執行順序：

如果2和3進行了重排序的話，執行緒B進行判斷if(instance==null)時就會為true，而實際上這個instance並沒有初始化成功，顯而易見對執行緒B來說之後的操作就會是錯得。而用volatile修飾的話就可以禁止2和3操作重排序，從而避免這種情況。volatile包含禁止指令重排序的語義，其具有有序性。

分類： 娛樂

時間： 2022-01-07