1.1. 并发编程

在并发编程的操作中，程序运行过程中，会将需要运算修改的数据从主内存复制一份到线程中，在线程计算结束会将此数据重新刷入主内存，在并发中，就有可能造成一些问题，比如：

i=i+1;

线程执行时，会从主内存中读取i的值，然后复制一份到高速缓存中，然后CPU指令进行+1操作，然后将数据写入到高速缓存，再将高速缓存中i最新的值刷到主内存。单线程不会有任何问题，但是多线程场景下就会有问题了。如：

（缓存一致性问题）假设初始值为0，那么在两个线程执行完成之后我们期望的结果应该是2，但是，当多线程并发时，线程A和b拿到初始值都为0，A进行+1操作，写回高速缓存，写回主内存；此时线程B中初始值依然为0，也进行+1操作，写回高速缓存，写回主内存，这是得到的最终结果是1，而不是2

1.2. 并发编程的三个概念

在并发编程中，通常会遇到三个问题：原子性、可见性、有序性

1.2.1. 原子性

一个操作或者多个操作，要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么都不执行

1.2.2. 可见性

可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看到修改的值例子：

//线程1执行的代码
int i=0;
        i=10;

//线程2执行的代码
        j=i;

假设有A.B两个线程并发操作，A操作执行到i=10这句话时，会将初始值i=0加载到线程A的高速缓存中去做修改赋值10，那么线程A的高速缓存中的值变为了10，但是却没有立即写回到主内存。这时候线程B执行j=i操作，它会先去主内存读取值加载到B的高速缓存中，这时主内存中i的值还是0，那么就会造成j的值为0，而不是10

1.2.3. 有序性

即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。 JMM优化会在编译后的代码进行指令重排序，指令重排序的意义：使指令更加符合CPU的执行特性，最大限度的发挥机器的性能，提高程序的执行效率。在多线程操作下，指令重排序可能导致程序不能保证有序性。

什么叫指令重排？处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。处理器在进行重排序时是会考虑指令之间的数据依赖性 。
多线程执行指令重排导致异常的例子如下：

//线程1:
context=loadContext();   //语句1
        inited=true;             //语句2

//线程2:
        while(!inited){
        sleep()
        }
        doSomethingwithconfig(context);

如上流程，有线程1，2并发执行，在编译后可能会对代码进行指令重排，因为线程1内的两行代码并没有数据依赖性，所以可能先执行语句2，这时候线程2在判断时，跳过循环，直接执行doSomethingwithconfig(context) 方法，然而，此时线程1还未初始化context，所以导致程序出错

指令重排序不会影响单个线程的执行，但是会影响到线程并发执行的正确性

1.3. Java内存模型

Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中，每个线程都有自己的工作内存。线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接对主存进行操作。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。如图，如果要修改主内存的10这个值，那么T1,T2线程都会先从主内存中将10这个值拷贝回自己的工作内存中去，修改完之后再刷新回主内存

1.3.1. valatile

了解了java的内存模型，那么可以正式来看一下volatile是怎么解决这些问题的吧

volatile关键字的两层语义

一旦一个共享变量（类的成员变量、静态成员变量）被volatile修饰之后，那就具备了两层语义：

保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性
禁止进行指令重排序

volatile不能保证原子性

原子性可以使用synchronized来保证，但是会造成执行效率慢的问题
可以使用atomic原子类保证，atomic原子类原理是使用CAS自旋锁（compare and swap）,比较并交换

JMM内存模型Volatile关键字