面试问题

-----2019-12-2

1、Volatile关键字的粗浅理解
在学习并发编程的时候了解到，volatile关键字有两个作用：

1. 并发环境可见性：volatile修饰后的变量能够保证该变量在线程间的可见性，线程进行数据的读写操作时将绕开工作内存（CPU缓存）而直接跟主内存进行数据交互，即线程进行读操作时直接从主内存中读取，写操作时直接将修改后端变量刷新到主内存中，这样就能保证其他线程访问到的数据是最新数据

2. 并发环境有序性：通过对volatile变量采取内存屏障（Memory barrier）的方式来防止编译重排序和CPU指令重排序，具体方式是通过在操作volatile变量的指令前后加入内存屏障，来实现happens-before关系，保证在多线程环境下的数据交互不会出现紊乱

Volatile无法保证原子性
由于volatile关键字的可见性，导致容易被误解其作用，以下描述是不准确的：“volatile变量对所有线程是立即可见的，对volatile变量所有的写操作都能立即反馈到其他线程中，volatile变量在各个线程中都是一致的，所以基于volatile变量的运算在并发下安全的”

使用volatile关键字虽然能够使线程共享的变量在并发情况下完全可见，起到线程信息交互和通信的作用，但对于非原子操作，volatile并不能保证该操作的原子性（即操作过程被其他线程干扰导致信息错误和信息丢失），最简单的例子就是i++这样的自增操作，以下是一个并发情况下的自增例子：

private static volatile int count = 0;

public static void main(String[] args){
Thread[] threads = new Thread[5];
for(int i = 0; i<5; i++){
threads[i] = new Thread(()->{
try{
for(int j = 0; j<10; j++){
System.out.println(++count);
Thread.sleep(500);
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
});
threads[i].start();
}
}
生成5条线程，每条线程都对count执行10次自增操作，按理说最后的结果应该是1到50均被打印出来，但不管运行多少次，都无法得到期望的结果，说明volatile标记的变量在并发环境下并不能保证线程安全。

诸如“i++”或者“++i”这样的操作并不是原子操作，因为自增操作包括三个基本指令：读取数据、计算数据、输出结果，可以看看i++相关的字节码：

Code:
0: getstatic #2 // Field count:I
3: iconst_1
4: iadd
5: putstatic #2 // Field count:I
8: return
getstatic指令将变量从主内存中读取出来，这时候如果该变量时volatile修饰的，那可以完全保证此时取到的是最新信息，但在iconst_1指令（入栈）和iadd指令（自增计算）执行过程中，该变量有可能正在被其他线程修改，最后计算出来的结果照样存在问题，因此volatile并不能保证非原子操作的原子性，仅在单次读或者单次写这样的原子操作中，volatile能够实现线程安全

volatile如何保持内存可见性

volatile的特殊规则就是：

• read、load、use动作必须连续出现。
• assign、store、write动作必须连续出现。

所以，使用volatile变量能够保证:

• 每次读取前必须先从主内存刷新最新的值。
• 每次写入后必须立即同步回主内存当中。

Volatile结合CAS实现原子性
2、CAS（CompareAndSwap）

比较交换原则结合volatile，就能够实现基本的线程安全，典型的应用就是concurrent包下的Atomic类，上述例子如果用AtomicInteger代替int，就能够实现自增情况下的线程安全

3、堆排序？