多线程编程（六）——volatile关键字和原子类

目录

一、有序性、可见性、原子性

1、有序性

2、可见性

3、原子性

二、volatile关键字的作用——可见性

1、Volatile关键字使用条件

2、Volatile关键字使用场景

3、Volatile关键字使用缺点

4、Volatile关键字和synchronized关键字的比较

5、volatile的非原子性

三、原子类——原子性

1、原子类使用场景

（1）多线程环境中统计次数和递增操作

（2）限制接口数量，超过数量进行熔断

2、CAS（比较并替换）操作和ABA问题

（1）CAS操作

（2）ABA问题

3、原子类Atomic的不安全性

---

一、有序性、可见性、原子性

1、有序性

多线程指令重排序：

指令重排分为硬件层面和虚拟机层面，此处只讲虚拟机层面

目的：解决内存操作速度慢于CPU操作速度所带来的CPU空置问题，尽可能充分利用CPU

表现形式：虚拟机会按照特定的规则将程序打乱，使得写在后面的程序可能会先执行，写在前边的程序可能会后执行。

2、可见性

所谓的可见性，是线程A可以读取到线程B修改后的变量的值，改变线程从私有工作内存取变量值的方式，强制线程从主内存取值。

3、原子性

原子是世界上最小的单位，具有不可分割的特性

二、volatile关键字的作用——可见性

关键字volatile的主要作用是使变量在多个线程中可见。通过使用volatile关键字，强制从公共内存中读取变量的值，不允许线程内部对变量进行缓存和重排序、不加锁、不阻塞，实现更轻量级的线程同步。

内存结构图：

1、Volatile关键字使用条件

（1）对变量的写操作不依赖于当前值

（2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

2、Volatile关键字使用场景

（1）用于指示发生了一个重要的一次性事件，例如完成初始化或请求停机

（2）用作状态标志

状态标记的公有特性，通常只有一种状态转换：比如标志从false转换为true，然后停止

3、Volatile关键字使用缺点

只有在状态真正独立于程序内其他内容时才能使用Volatile，但大多数编程环境都不满足上述条件，因此使用volatile比使用锁更加容易出错（谨慎）

4、Volatile关键字和synchronized关键字的比较

1、多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会出现阻塞

2、volatile能保证数据的可见性，但不能保证原子性；而synchronized可以保证原子性和可见性。

注：线程安全包括原子性和可见性两个方面，java的同步机制都是围绕这两个方面来确保线程安全的。

5、volatile的非原子性

关键字volatile虽然实现变量在线程之间的可见性，但是不能保障同步性（原子性），所以执行的结果也是存在问题的。

测试代码如下：

public class MyThread extends Thread {

    public volatile static int count;

    private static void addCount() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            count++;
        }
        System.out.println("打印相加结果：" + count);
    }

    @Override
    public void run() {
        addCount();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 定义100个线程
        MyThread[] myThreads =