一、原子性
原子性操作指相应的操作是单一不可分割的操作。在我们学化学这门课程的时候，对于里面讲到的原子性相信大家都非常明白，原子是微观世界中最小的不可再进行分割的单元，原子是最小的粒子。java里面的原子性操作也是如此，它代表着一个操作不能再进行分割是最小的执行单元，或者一系列操作要么全部成功执行，要么全部执行失败，不允许中间某一些成功失败，类比如事物控制，要么全部提交要么全部回滚。 下面根据几个粒子来分析下原子性操作：
i = 0; //1 j = i ; //2 i++; //3 i = j + 1; //4
上面四个操作，有哪个几个是原子操作，那几个不是？如果不是很理解，可能会认为都是原子性操作，其实只有1才是原子操作，其余均不是。
1在Java中，对基本数据类型的变量和赋值操作都是原子性操作； 2中包含了两个操作：读取i，将i值赋值给j 3中包含了三个操作：读取i值、i + 1 、将+1结果赋值给i； 4中同三一样
在单线程环境下我们可以认为整个步骤都是原子性操作，但是在多线程环境下则不同，Java只保证了基本数据类型的变量和赋值操作才是原子性的（注：在32位的JDK环境下，对64位数据的读取不是原子性操作*，如long、double）。在多线程环境中，非原子操作可能会受其他线程的干扰，例如第3个操作，i在加1之后将结果赋值给i，在赋值给i回写主内存的时候可能会被其他线程抢先回写，导致此次执行失败丢失了本次计算结果（这里会涉及到原子性操作，下面会进行讲解）。
public class AtomicTest {
private int i = 0;
public void add() {
i++;
}
public static void main(String[] args) {
for (int t = 0; t < 10; t++) {
AtomicTest test = new AtomicTest();
Thread[] threads = new Thread[10];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i] = new Thread(() -> {
for (int k = 0; k < 1000; k++) {
test.add();
}
});
threads[i].start();
}
Arrays.stream(threads).forEach(th -> {
try {
th.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
System.out.println("第" + (t + 1) + "次执行结果:" + test.i);
}
}
}第1次执行结果:8987第2次执行结果:8970第3次执行结果:6820第4次执行结果:9841第5次执行结果:10000第6次执行结果:7766第7次执行结果:8105第8次执行结果:10000第9次执行结果:10000第10次执行结果:10000
最终的执行结果会是小于等于10000，在某些情况下与我们所期望的结果10000不符合，并发的情况下导致bug的产生。
要想在多线程环境下保证原子性，则可以通过锁、synchronized来确保。volatile是无法保证复合操作的原子性。
二、可见性
int i = 0; //语句1 boolean flag = false; //语句2 i = 1; //语句3 flag = true; //语句4
上面代码最终执行结果是i=1、flag=true，在不影响这个结果的情况下语句2可能比语句1先执行，语句4可能比语句3先执行。此种指令重排之后单线程下不会有问题，单如果是在多线程的情况下呢？
public class SerialTest { static SerialTest serialTest; static boolean isInit = false; public static void main(String[] args) { for(int i=0; i< 200;i++) { serialTest = null; isInit = false; new Thread(()->{ serialTest = new SerialTest();//语句1 isInit = true; //语句2 }).start(); new Thread(()->{ if(isInit) { serialTest.doSomething(); } }).start(); } } public void doSomething() { System.out.println("doSomething"); } }
Exception in thread "Thread-283" java.lang.NullPointerException at com.cd.concurrent.SerialTest.lambda$main$1(SerialTest.java:25) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) ...... doSomething doSomething doSomething doSomething doSomething Exception in thread "Thread-283" java.lang.NullPointerException at com.cd.concurrent.SerialTest.lambda$main$1(SerialTest.java:25) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
指令重排序不会影响单个线程的执行，但是会影响到线程并发执行的正确性。也就是说，要想并发程序正确地执行，必须要保证原子性、可见性以及有序性。只要有一个没有被保证，就有可能会导致程序运行不正确。
