Java多线程 之 原子性与可见性（八）

1.原子性

java中的原子性，是指：原子操作是不能被线程调度机制中断的；操作一旦开始，它一定会在可能发生的“上下文切换”（即切换到其他线程执行）之前执行完毕。

但是千万不要认为“原子操作不需要同步控制（这是错误的）”！

原子性可以应用于除long和double之外的基本类型的简单操作（赋值和返回值）。long和double这种64位的数据类型，在JVM内部是通过两条32位的操作完成的，因此有可能发生上下文切换。如果给long和double变量加上volatile关键字也可以获得原子性。

但是原子性并不能保证并发的代码的正确性。比如，在多处理器（可能是单处理器但是多核）多线程环境下，一个线程对某一变量的写入操作有可能只是将这种变化存在了CPU缓存中，而其他线程对该变量的访问只是局限在各自的CPU缓存，这样导致了不一致性。因此，还需要使用volatile关键字来保证可见性，将变量的修改直接写入到内存中。

当然同步（加锁）机制也可以保证这种可见性，将变量的修改直接写到内存中。

在同一个任务中，可见性问题是不存在的。即该任务对变量的修改，该任务肯定知道。

但是，当一个属性的值依赖于它之前的值时（如递增操作），一个属性的值依赖于其他域的值的限制，volatile就无法工作了。这里说的不能工作了，应该是指在并发环境下无法保证代码的正确性吧。

我的理解：原子性+volatitle可以保证并发的正确性。但是，最好编码时还是尽量用 同步加锁 来保证并发的正确性。第一选择应该是synchronized关键字。

再次声明：在Java中，自增操作不是原子的。

在《Thinking in java》第四版中文版的682-684页举例详细说明下面两点：

（1）在java中，对除long和double之外的基本类型的简单操作（赋值、返回值）是原子性的，但是无法保证并发的正确性。

（2）在java中，递增操作不是原子性的，会引发并发问题。

2.原子类Atomic

在JDK5之后，引入了AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等原子类。这些类其实是用来构建java.util.concurrent中的类的。也就是说，这些类是JUC实现的基础类，JUC构建在Atomic之上，JUC的并发是用Atomic来实现的。

我们在写代码时，要首先考虑使用synchronized关键字和Lock对象，而避免使用Atomic类。当涉及到调优时，可以考虑使用Atomic类。Atomic类要比synchronized、Lock更高效。

下面使用Atomic类来重写EvenGenerator：

package org.fan.learn.thread.share;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* Created by thinkpad on 2016/6/19.
*/
public class AtomicEvenGenerator extends IntGenerator {
private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
@Override
public int next() {
return atomicInteger.addAndGet(2);
}
public static void main(String[] args) {
new Timer().schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
System.err.println("Aborting");
System.exit(0);
}
}, 5000);  //执行5s后自动终止
EvenChecker.test(new AtomicEvenGenerator());
}
}

这里使用Timer，使程序运行5s之后自动终止。

运行结果如下：

Press control-c to exit

Aborting

关于EvenGenerator的其他部分可参考下面两篇博文：

Java多线程 之 访问共享资源（六）

Java多线程 之 访问共享资源synchronized、lock（七）