Volatile和AtomicInteger

Volatile

假设有这样一种情况，线程1通过一个flag控制线程2的运行如下图：

Thead Mode.png

如果不对flag做任何处理，那么就会产生可见性问题（Visibility problem），即线程1对flag值作出了改变，线程2的 flag却可能没有改变。
要理解为什么会产生这个问题，先要理解CPU 的缓存是如何构建的。如下图：

CPU Cache.png

假设CPU有两个核心Core1和Core2，线程1和线程2分别在两个核心上运行。每个核心都有自己的local cache和公共的shared cache，线程1和线程2都使用了flag，那么分别会在自己的local cache中加载flag。这时如果线程1改变了flag，这时对于线程2来说local cache中的flag仍然是之前的值，这就会造成异常。这也就是可见性问题（Visibility problem）。
解决的这个问题的方法很简单，给flag加上关键字volatile即可。为什么这样就可以解决可见性问题呢？

Volatile.png

加上volatile后，每次改变flag的值都会同时写入（flush）到shared cache中，并且刷新(refresh)其他local cache中的flag值。这样就可以解决可见性问题（Visibility problem）。

AtomicInteger

接下来看另外一种情况，两个线程，同时对一个值做自增操作，如下图：

AtomicInteger.png

通过volatile中的例子，我们可以确定，这样做是不行的。那么给value加上volatile是不是就可以了呢？如果你做足够多的尝试的话，会发现仍然是不行的。因为这不仅仅是一个可见性问题，这里还包含了同步问题。先让我们看下面这张图：

Sync.png

图中的# 1、2、3、4表示了CPU的某个可能的执行顺序。对于value而言加上volatile后，两个线程读取到的都是1，这是正确的。但是后续的自增操作却出现了问题，线程1对value自增后切换到线程2执行，由于线程2已经读取了value，不会再次读取value，那么这里就会出现异常，导致value的值仍然是2。这个问题出现的原因是对value的操作不是原子性的，如何解决这个问题呢？

方法1:

使用synchronized确保每次只有一个线程能够访问value的值并对其进行操作：

Sync1.png

方法2:

使用AtomicInteger,使用AtomicInteger.increment()代替自增操作:

Sync2.png

除了AtomicInteger外还有AtomicBoolean、AtomicLong等，如果是想要使用java.util.concurrent.atomic中不存在的类型，可以使用AtomicReference来实现对所需类型的原子化操作。