Java Volatile 修饰 a++ 分析

一、Java并发编程三大特性

1、原子性

原子性是指：所要执行的代码块不可被分割，不会因并发操作而出现交叉的现象。

如果(A1、B1、C1)和(A2、B2、C2)分别是线程1和线程2的原子操作代码块，多线程执行的一种结果是(A1、B1、C1)->(A2、B2、C2)；
如果A1、B1、C1分别是线程1的三个原子操作代码块，A2、B2、C2分别是线程2的三个原子操作代码块，多线程执行的一种结果是A1、B2、C1、A2、C2、B1（Ax、Bx、Cx顺序不一致是因为可能出现的指令重排，这是编译器所做的一种优化操作），从中还可以看出，多线程的操作出现了交叉执行的情况。

// 假设现在三个操作指令，A、B、和C
// 原子操作时
class Thread_1{
	{A1; B1; C1;}
}
class Thread_2 {
	{A2; B2; C2;}
}
/* 执行结果1：(A1、B1、C1)->(A2、B2、C2) */

// 非原子操作时
class Thread_1{
	A1;
	B1;
	C1;
}
class Thread_2 {
	A2;
	B2;
	C2;
}
/* 执行结果2：A1、B2、C1、A2、C2、B1（Ax、Bx、Cx顺序不一致是因为可能出现的指令重排），同时，多线程的操作出现了交叉执行的情况 */

2、可见性

可见性是指：一个线程对共享变量修改后，其他线程会立即得知该修改。
Java内存模型将内存分为主内存（共享变量存储的位置）和工作内存（线程对主内存内容的复制）。可见性保证了一个线程修改某个变量后，立即将修改后的内容同步回主内存，其他线程读取该共享变量的时候，需要重新到主内存中拷贝该修改后的变量（先行发生原则）。

3、有序性

有序性是指：在本线程内观察，所有操作都是有序的。在一个线程观察另一个线程，所有操作都是无序的，无序是因为发生了指令重排序。
在 Java 内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。
volatile 关键字通过添加内存屏障的方式来禁止指令重排，即重排序时不能把后面的指令放到内存屏障之前。
也可以通过 synchronized 来保证有序性，它保证每个时刻只有一个线程执行同步代码，相当于是让线程顺序执行同步代码。

二、Volatile 修饰 a++

1、volatile问题分析

如上所述，volatile可以保证可见性，但是无法保证原子性。
volatile修饰的变量a做++操作时，实际的指令包括三个（得到a的值，a+1，将a+1赋值给a），因此可能会出现多个线程交叉执行的结果。

2、解决方案

I) 使用synchronize修饰a++代码块，

// 修饰的变量为a
synchronize(Object) {
	a++;
}
/* 执行结果：a的值为a+1后的新值 */

II) 使用锁Lock

// 使用ReentrantLock
ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
private volatile a = 0;

public void addA() {
	// 上锁
	reentrantLock.lock();
	try {
		a++;
	} finally {
		// 保证锁的释放
		reentrantLock.unlock();
	}
}
/* 执行结果：a的值为a+1后的新值 */

III) 使用JUC包下的原子类AtomicInteger

private AtomicInteger a= new AtomicInteger();

public void add() {
    a.incrementAndGet();
}

三、参考

1.https://www.cnblogs.com/kexianting/p/8566318.html
2.https://blog.youkuaiyun.com/zhaxiaodong/article/details/78834674
3.https://blog.youkuaiyun.com/fu123123fu/article/details/79794017