并发编程笔记（一）

三类并发问题

• 多核CPU缓存带来的可见性问题
  线程 A 和线程 B 同时开始执行，那么第一次都会将 count=0 读到各自的 CPU 缓存里，执行完 count+=1 之后，各自 CPU 缓存里的值都是 1，同时写入内存后，会发现内存中是 1，而不是期望的 2

  
  
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• CPU 线程切换导致的原子性问题
  count +=1；对应CPU的三条指令
  指令 1：首先，需要把变量 count 从内存加载到 CPU 的寄存器；
  指令 2：之后，在寄存器中执行 +1 操作；
  指令 3：最后，将结果写入内存（缓存机制导致可能写入的是 CPU 缓存而不是内存）
  如果执行序列为如下情况就会出现问题，可见count+=1 并不是原子操作，只有CPU级别的指令才是原子的

  
  
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• 编译优化带来的有序性问题
  通过双重检查单例模式的例子说明：

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

问题出现在 new Singleton()的时候，原以为的CPU指令执行顺序：
1.分配一块内存 M；
2.在内存 M 上初始化 Singleton 对象；
3.然后 M 的地址赋值给 instance 变量。
实际上经过优化后的指令执行顺序：
1.分配一块内存 M；
2.把M 的地址赋值给 instance 变量；
3.在内存 M 上初始化 Singleton 对象。
有可能出现的问题：
A线程执行完步骤2后，B线程在第一个判空语句时，instance不再是null，直接返回instance实例，但是该实例并没有经过初始化，引用成员变量时会出现空指针异常。
第一个和第三个问题可以使用volatile关键字解决，volatile可以实现资源的可见性并且可以避免指令重排序。第二个问题可以加锁。