线程安全性

1. 三个特性

1. 原子性：提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作
2. 可见性：一个线程对主内存的修改可以被其他线程观察到
3. 有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该结果一般杂乱无序。

2. 原子性

原子操作就是对访问同一个状态的所有操作（包括操作本身）来说，这个操作是以一个原子方式执行的操作。

2.1 原子性-Atomic包

AtomicXXX： CAS，Unsafe.compareAndSwapInt

AtomicLong: 低并发，准确数值要用

LongAddr: 将AtomicLong拆分，在统计时如果有并发更新，可能会导致误差，高并发时，优先使用。

compareAndSet

AtomicReference AtomicReferenceFieldUpdater

AtomicStampReference:CAS的ABA问题

2.2 原子性-Synchronized

每个Java对象都可以用作一个实现同步的锁，这些锁被称为内置锁（Intrinsic Lock）或监视器锁（Monitor Lock）。线程在进入同步代码块的之前会自动获得锁，并且在退出同步代码块时会自动释放锁，无论是正常退出还是发生异常退出都会自动释放锁。获得锁的唯一途径就是进入由这个锁保护的同步代码块或方法。

内置锁是可重入的，因此一个线程试图请求一个已经由它获得的锁的时候，那么这个请求是会成功的。重入是实现方法是：为每个锁关联一个获取计数值和一个所有者线程。子类改写父类的Synchronized方法，由于锁是可以重入的，避免了死锁的发生。

2.3 原子性对比

• **Synchronized：**不可中断锁，适合竞争不激烈，可读性好
• **Lock：**可中断锁，多样化同步，竞争激烈时能维持常态
• **Atomic：**竞争激烈时能维持常态，比Lock性能好，只能同步一个值

3. 可见性

导致共享变量在线程间不可见的原因

• 线程交叉执行
• 重排序结合线程交叉执行
• 共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间及时更新。

3.1 JMM关于Synchronized的两条规定

• 线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存
• 线程加锁时，将清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值（注意：加锁与解锁是同一把锁）

3.2 可见性-volatile

通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现

• 对volatile变量写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，将本地内存中的共享变量值刷新到主内存
• 对volatile变量读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令，从主内存中读取共享变量

使用volatile依赖于两个条件：

1. 对变量的写操作不依赖当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值
2. 变量不需要与其他状态的状态变量共同参与不变约束

volatile适合做状态标记量

volatile boolean inited=false;

//线程1
context=loadContext();
inited=true;

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

4. 有序性

Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，会影响到多线程并发执行的正确性。

4.1 happens-before原则

1. 程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，准确的说是控制流顺序， 书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。（一段程序代码在执行在单个线程中看起来是有序的，虚拟机会对不存在数据依赖性的代码进行指令重排序，无法保证在多线程中程序执行的正确性）
2. 锁定规则：一个unlock操作先行发生于后面对 同一个锁的lock操作，后面指时间上的先后顺序。
3. volatile变量规则：对一个volatile变量的 写操作先行发生于后面对这个变量的读操作。后面也指时间上的后面。
4. 传递规则：如果操作A先行发生于操作B，而操作B又先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生于操作C。
5. 线程启动规则：Thread对象的start()方法 先行发生于此线程的每一个动作。
6. 线程中断规则：对线程的interrupt()方法的调用 先行发生于被中断代码检测到中断事件的发生。可以通过Thread.interrupted()方法检测到是否有中断发生。
7. 线程终结规则：线程中所有的操作都 先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束，Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程以及终止执行。
8. 对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始

如果两个线程的执行次序无法从8个happens-before操作中推导出来，那么虚拟机将无法保证两个线程有序性，虚拟机可以随意对他们进行重排序