并发编程：Java 如何解决 可见性，有序性和原子性

在 Java 并发编程中，可见性、有序性、原子性是并发错误的三大核心根源。 其中 JMM （Java内存模型）用来解决 可见性 和 有序性

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一、如何解决 可见性问题？

问题回顾：

• 一个线程修改了共享变量，其他线程看不到（缓存没有刷新）。

🔧 Java 解决方式：

机制	说明
volatile	禁止线程缓存变量，修改立即写入主内存；读取强制从主内存读。 ✅轻量方式
synchronized	加锁会刷新工作内存，进入同步块前读取主内存，退出时写回主内存
final	构造函数安全发布（对象构造完成前不能被其他线程看到）
JMM 的 happens-before 规则	Java 的内存模型定义了一系列可见性保证规则

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二、如何解决 有序性问题？

问题回顾：

• JVM 和 CPU 会重排序指令，导致多线程执行顺序不一致。

🔧 Java 解决方式：

机制	说明
volatile	禁止重排序（对读写操作的指令不会和前后的指令重排序）
synchronized	锁具备内存屏障效果，进入和退出同步块都包含“顺序约束”
happens-before 语义	JMM 规定了某些操作之间的“先发生于”关系，编译器/CPU 会保持顺序

📝 举例（重排序引发的问题）：

int a = 0;
boolean flag = false;

Thread A:
    a = 1;
    flag = true; // 可能重排序到前面

Thread B:
    if (flag) {
        System.out.println(a); // 可能输出 0
    }

使用 volatile flag 可禁止重排序。

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三、如何解决 原子性问题？

问题回顾：

• 多线程并发修改变量时，中间过程被打断，导致结果错误。

🔧 Java 解决方式：

机制	说明
synchronized	让某段代码在任意时刻只允许一个线程执行，从而保证操作的原子性
ReentrantLock	可替代 synchronized，有更强的功能（可中断、公平锁、tryLock）
AtomicInteger 等原子类	JDK 提供的原子操作类，底层基于 CAS，可高性能地支持线程安全的加减等操作
数据结构并发容器（如 ConcurrentHashMap）	内部采用分段锁或CAS原语，支持高性能并发访问

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总结

并发问题	典型现象	Java 解决机制
可见性	线程 A 修改变量，线程 B 看不到	volatile、synchronized、final、JMM happens-before
有序性	指令被重排序，行为反直觉	volatile、synchronized、JMM 顺序规则
原子性	多线程修改共享变量，结果错误	synchronized、Lock、AtomicXXX、并发容器

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公众号名称：怪味Coding

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