Java并发编程的三大特性：原子性、可见性、有序性

并发是什么呢？

并发指的是Java中有多线程并发运行。

为什么会有并发？

因为一个线程在执行的过程中不仅会用到cpu资源，还会用到IO，也就是输入输出。IO的速度远远比不上CPU的运算速度。如果线程在IO的时候，不放弃CPU资源，就会导致CPU空闲，以至于CPU的利用率十分低下。所以就引入了多线程，当一个线程要请求IO的时候，会放弃cpu资源。这个时候，其他线程可以使用cpu。这就提高了cpu的利用率。

虽然线程之间的切换有额外的资源消耗，但是带来的回报更大。所以多线程是主流。

Java并发编程有三大特性：

1、可见性
因为线程所需的数据都存在了内存中，当cpu需要数据的时候，如果每次都去内存中去读取的话，是不合适的。因为CPU的运算是十分快的，是到内存中读取数据的速度的指数级倍数，二者是不匹配。所以这就会出现CPU利用率不高的问题。所以CPU内增加了一个高速缓存，高速缓存读取数据的效率是很高的，是可以与CPU匹配的，所以线程会将内存中的数据拷贝到CPU高速缓存中，读取和改写的是CPU高速缓存中的数据，然后再运算结束后，再将数据写入到内存中。

我们都知道现在的CPU都是多核的，所以说一个线程对应了一个高速缓存，如果多个线程同时读取一个变量的时候，会在每个高速缓存中都拷贝一份数据，彼此之间是不可见的。

不可见的话，出导致并发的一些问题，接下来我们举个例子

假如有A、B两个线程，
1、A首先执行依次X++操作，因为此时CPU缓存1中不存在X值，所以会从内存中将x=1调入，然后进行X++操作，然后将X=2写入到CPU缓存1和内存中。
2、B接着执行X++操作，因为CPU缓存2中不存在X值，所以将X=2调入CPU缓存2中，进行X++操作，然后将X=3写入到CPU缓存2和内存中。
3、这时A再次执行X++操作，因为此时cpu缓存1中已经存在X=2了，所以直接使用，执行X++，将X=3将写入到CPU缓存1和内存中。

正确结果应该是4，现在却变成了3，都是因为内存不可见的问题。

对于可见性问题，Java提供了volatile关键字来修饰变量。当变量被volatile修饰后，CPU读取的时候，将会禁用缓存，每次都去内存中读取内存。

2、原子性
原子操作是Java中的最小操作过程。原子的意思就是操作不可以被中断。
还拿之前的例子来说明。

x++其实并不是一个原子性操作，它被分为三部分：
1、读取x的值
2、x+1
3、将x+1写入到内存中

当按照以下步骤处理时，会出现线程不安全
1、当A读取先完成了1、2步骤后，然后被中断
2、B开始执行，执行力1、2、3步骤，x变为了2
3、A执行3步骤，x变为2

还是出现了内存丢失。

对于原子性，Java中引入了锁来解决，当A进行X++操作时，对加锁，在代码执行完成后，才会释放锁。在A持有锁的期间，如果B想要执行X++操作，则会被阻塞。

加锁的时候，其他线程会被切换，当再次被运行的时候线程会重新从内存中读取值，所以枷锁本身已经保证了可见性。

随着计算机硬件的发展，Java又引入原子类来解决这一问题。这个具体的实现我们以后单独说。

3、有序性

由于编译会对代码进行优化，所以有的时候会调整代码的执行顺序。有的时候也会导致意想不到的bug。

public void test1(){//线程A执行
	obj = new Object();
	init = true;
}

public void test2(){//线程B执行
   if(init){
       obj.toString();
   }
}

比如上述代码，从test1方法看来，obj = new Object()和init = true 看起来时没啥关系的，有可能编译的时候，会将init = true编译到前面。

假如当A执行完init = true后，线程A停止，然后切换到了线程B，这个时候init = true，会进入 obj.toString()。但是此时obj 还未初始化，会报异常！

将变量用volatile修饰的时候，会避免指令重排。
当变量被volatile修饰时，
1、如果是写volatile，那么写volatile之前的语句不会被安排到写volatile之后
2、如果是读volatile，那么读volatile之后的语句不会被安排到读volatile之前。