資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：最后，總結(jié)一下，導(dǎo)致并發(fā)問題的三個(gè)源頭分別是原子性一個(gè)線程在執(zhí)行的過程當(dāng)中不被中斷?？梢娦砸粋€(gè)線程修改了共享變量，另一個(gè)線程能夠馬上看到，就叫做可見性。
計(jì)算機(jī)的 CPU、內(nèi)存、I/O 設(shè)備的速度一直存在較大的差異，依次是 CPU > 內(nèi)存 > I/O 設(shè)備，為了權(quán)衡這三者的速度差異，主要提出了三種解決辦法：
CPU 增加了緩存，均衡和內(nèi)存的速度差異
發(fā)明了進(jìn)程、線程，分時(shí)復(fù)用 CPU，提高 CPU 的使用效率
編譯指令優(yōu)化，更好的利用緩存
三種解決辦法雖然有效，但是也帶來了另外的三個(gè)問題，分別就是并發(fā) bug 產(chǎn)生的源頭。
1.可見性問題
如果是單核 CPU，多個(gè)線程操作的都是同一個(gè) CPU 緩存，那么一個(gè)線程修改了共享變量，另一個(gè)線程肯定能馬上看到。
如果是多核 CPU ，每個(gè) CPU 都有自己的緩存，這樣線程對(duì)共享變量的修改便對(duì)其他線程不可見了。
2.原子性問題
為什么會(huì)有線程切換？一個(gè)線程在執(zhí)行的過程中，可能會(huì)進(jìn)行耗時(shí)的 I/O 操作，這時(shí)線程需要等待 I/O 操作完成。線程在等待的過程中，可以釋放 CPU 的使用權(quán)，讓另一個(gè)線程執(zhí)行，這樣能夠提高 CPU 的使用率。
例如上圖，兩個(gè)線程同時(shí)對(duì)變量 count 加 1，線程 A 在執(zhí)行的過程中切換到了線程 B，最后導(dǎo)致寫入到內(nèi)存的值都是 1，與預(yù)期不符。
3.有序性問題
首先看一段很經(jīng)典的獲取單例對(duì)象的代碼：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
//Java 獲取單例對(duì)象
public Singleton getInstance(){
if (instance == null){
synchronized (Singleton.class){
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
程序的邏輯是：首先判斷 instance 是否為空，如果為空，對(duì)其加鎖，然后再判斷是否為空，此時(shí)為空的話則初始化 instance 對(duì)象。
如果線程 A 和 B 同時(shí)執(zhí)行方法，在 synchronized 處，一個(gè)線程會(huì)被阻塞，假設(shè)被阻塞的是線程 B，此時(shí)線程 A 進(jìn)入并初始化 instance，然后喚醒線程 B，線程 B 進(jìn)入的時(shí)候，發(fā)現(xiàn) instance 不為空了，所以不會(huì)創(chuàng)建對(duì)象。
但是因?yàn)橛行蛐詥栴}的存在，這段代碼也不是想象的那么完美，我們期望的初始化對(duì)象的過程是這樣的：1.分配內(nèi)存；2.初始化對(duì)象；3.將內(nèi)存地址賦給 instance。但是經(jīng)過編譯優(yōu)化之后，卻是這樣的：
1.分配內(nèi)存
2.將內(nèi)存地址賦給 instance
3.在內(nèi)存上面初始化對(duì)象
這樣，如果線程 A 執(zhí)行到了第二步，然后切換到 線程 B，線程 B 就會(huì)認(rèn)為 instance 不為空然后直接返回了，實(shí)際上 instance 并沒有初始化。
最后，總結(jié)一下，導(dǎo)致并發(fā)問題的三個(gè)源頭分別是
原子性：一個(gè)線程在執(zhí)行的過程當(dāng)中不被中斷。
可見性：一個(gè)線程修改了共享變量，另一個(gè)線程能夠馬上看到，就叫做可見性。
有序性：編譯指令重排導(dǎo)致的問題。
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