原子性、可见性与有序性

原子性（Atomicity）

在 Java 中，对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作，即这些操作是不可被中断的，要么执行，要么不执行。

可见性（Visibility）

可见性是指当一个线程修改了共享变量的值时，其他线程能够立即得知这个修改。

Java 内存模型是通过“在变量修改后将新值同步回主内存，在变量读取前从主内存刷新变量值”这种依赖主内存作为传递媒介的方式来实现可见性的，无论是普通变量还是 volatile 变量都是如此。

普通变量与 volatile 变量的区别是：volatile 的特殊规则保证了新值能立即同步到主内存，以及每次使用前立即从主内存刷新。因此我们可以说 volatile 保证了多线程操作时变量的可见性，而普通变量则不能保证这一点。因为普通共享变量被修改之后，什么时候被写入主存是不确定的，当其他线程去读取时，此时内存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。

除了 volatile 之外，Java 还有两个关键字能实现可见性，它们是 synchronized 和 final：

• 同步块的可见性是由“对一个变量执行 unlock 操作之前，必须先把此变量同步回主内存中”这条规则获得的。

• final 关键字的可见性是指：被 final 修饰的字段在构造器中一旦被初始化完成，并且构造器没有把 this 的引用传递出去，那么在其他线程中就能看见 final 字段的值。

  this 引用逃逸是一件很危险的事情，其他线程有可能通过这个引用访问到“初始化了一半”的对象。

有序性（Ordering）

Java 程序中天然的有序性可以总结为一句话：如果在本线程内观察，所有的操作都是有序的；如果在一个线程中观察另一个线程，所有的操作都是无序的。

• 前半句是指“线程内似表现为串行的语义”（Within-Thread As-If-SerialSemantics）

• 后半句是指“指令重排序”现象和“工作内存与主内存同步延迟”现象。

Java 语言提供了 volatile 和 synchronized 两个关键字来保证线程之间操作的有序性：

• volatile 关键字本身就包含了禁止指令重排序的语义；

• 而 synchronized 则是由“一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作”这条规则获得的，这个规则决定了持有同一个锁的两个同步块只能串行地进入。