有序性

引言：volatile能解决什么问题？ 看这个经典的"停止线程"问题： public class StopThread { private boolean stop = false; // 没有volatile public void run() { new Thread(() -> { while (!stop) { // 执行任务 doWork(); } System.out.println("线程停止"); }).start(); // 1秒后停止线程 Thread.sleep(1000); stop = true; System.out.println("已设置stop=true"); } } 运行结果： 已设置stop=true （线程永远不会停止！） 加上volatile后： private volatile boolean stop = false; // 加volatile 运行结果： 已设置stop=true 线程停止 ← 正常停止了 三个问题： 为什么没有volatile时线程看不到stop = true？ volatile做了什么让线程能看到了？ volatile是万能的吗？什么时候不能用？ 本篇文章将深入volatile的底层原理，彻底理解这个轻量级同步机制。 一、volatile解决的两大问题 1.1 可见性问题 问题根源：CPU缓存 CPU 0 CPU 1 ↓ ↓ L1 Cache (stop=false) L1 Cache (stop=false) ↓ ↓ 主内存 (stop=false) 时刻1: CPU 0修改stop=true CPU 0: L1 Cache (stop=true) ← 只在CPU 0的缓存中 CPU 1: L1 Cache (stop=false) ← CPU 1看不到！ volatile的解决方案： ...

引言：为什么synchronized能解决所有问题？ // volatile只解决部分问题 private volatile int count = 0; count++; // 仍然不安全！ // synchronized解决所有问题 private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; // 安全 } 为什么？ 关键在于理解并发编程的三大核心问题： 原子性（Atomicity） 可见性（Visibility） 有序性（Ordering） 一、原子性（Atomicity） 1.1 什么是原子性？ 定义：一个操作或多个操作，要么全部执行且执行过程不被打断，要么都不执行。 int a = 10; // ✅ 原子操作 a++; // ❌ 非原子操作（3条指令） 1.2 哪些操作是原子的？ 原子操作： // ✅ 基本类型的读写（long/double除外） int a = 1; boolean b = true; // ✅ 引用类型的读写 Object obj = new Object(); // ✅ volatile变量的读写 volatile int count = 0; count = 1; // 原子的 非原子操作： // ❌ long/double（64位，需要两次操作） long value = 123L; // 非原子的（未加volatile） // ❌ 复合操作 count++; // read-modify-write array[index]++; // 非原子 // ❌ check-then-act if (map.get(key) == null) { map.put(key, value); // 竞态条件 } 1.3 如何保证原子性？ 方式1：synchronized public synchronized void increment() { count++; // 整个方法是原子的 } 方式2：Lock private Lock lock = new ReentrantLock(); public void increment() { lock.lock(); try { count++; } finally { lock.unlock(); } } 方式3：原子类 private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); public void increment() { count.incrementAndGet(); // 原子操作 } 二、可见性（Visibility） 2.1 什么是可见性？ 定义：当一个线程修改了共享变量，其他线程能够立即看到这个修改。 ...

引言：如何判断程序是否线程安全？ 看这段代码，能否确定线程安全？ public class DataRace { private int data = 0; private boolean ready = false; // 线程1 public void writer() { data = 42; // 1 ready = true; // 2 } // 线程2 public void reader() { if (ready) { // 3 System.out.println(data); // 4 一定输出42吗？ } } } 三个问题： 线程2能看到ready = true吗？（可见性） 如果看到ready = true，能保证看到data = 42吗？（有序性） 如何用形式化的规则判断？ 传统方法是分析各种可能的执行顺序，但这太复杂了！ JMM的解决方案：happens-before原则 happens-before是JMM的核心规则，它定义了： 什么时候一个操作的结果对另一个操作可见 什么时候两个操作不能重排序 如何建立正确的并发语义 掌握happens-before原则，就能快速判断程序是否线程安全。 一、happens-before的定义 1.1 形式化定义 happens-before关系（简写为 hb）： 如果操作A happens-before 操作B，记作 A hb B，则： 可见性保证：A的结果对B可见 有序性保证：A在B之前执行（从程序语义角度） 注意： ...