标签：代码执行 cpu 过程 控制流 读写 定义 线程安全 用两个 编程
题记：总是被绕在一个无法挣脱的并发深渊里，眼睛一闭一挣都是线程的世界。
这边最近是这样的情况：
基于JVM的内存模型，我们知道了多个线程并发访问主存里面的共享数据。这时候在每一个线程中会有一个工作内存的逻辑概念。线程和主存之间的工作方式将会遵循：lock unlock read load use assign restore write的执行方式来完成线程和主存之间的数据交换处理操作。
并发的三个概念：原子性 可见性 有序性。
对于原子性：我这边的理解是 不可分割的操作，这个定义有点狭隘。JAVA语言默认对于基本类型变量的读写都是原子操作（不可分割的操作，对应于JAVA内存模型就是read load restore write操作），比如int a=3这种，就是一个原子操作，对于double long型占用64位的变量，虚拟机规范提出可以采用两个32位的方式来读写。这就不具有原子性，但是大多数的编程语言都会将64位的数据的读写操作默认实现为原子性。还有一点需要注意的是对于基本类型变量的自加 自减等操作，本质上是不具有原子性的，例如：a=a+3;JAVA中采用
AtomicInteger这种方式来替换Integer完成自加自减等操作，使其具有原子性。也就没有线程安全问题。
问题： 对于volatile 和 synchronized修饰的变量和同步的代码，和原子性之间的关系，怎么去理解？
volatile会保证在一个线程中对一个共享变量的修改会立即同步至其他线程，也就是对于其他线程会立即可见。使用volatile还是会存在线程的安全问题，例如，两个线程同时将主存中int i=2 load进自己的工作内存中，都准备执行i+1操作，正常逻辑下输出应该是4,
但是 线程1将i=2已经放在栈帧的顶部进行+1之前，线程2已经做完了+1操作，这时候线程1会立即可见线程2的操作，线程1中的i被至于3，但是执行+1的还是原来的2，导致最终主存中的i=3;
使用synchronized修饰的代码段都具有原子性，这边我的理解是在一个线程中执行该代码段的时候，即使CPU切换到其他线程，但是由于共享变量已经被锁住，也无法去执行该代码段，所以对于程序员来说，被synchronized修饰的代码片段是具有原子性，会执行完整而不会在执行过程中被其他线程任意修改变量状态。
对于可见性：
指的是线程1对于共享变量的修改可以对于其他线程可见。怎么去理解呢？JAVA中实现可见性可以使用volatile和synchronized两个操作。使用volatile可以保证一个线程的修改对于其他线程立即可见（前面已经讲过）,对于synchronized操作，每个线程获取锁之后，都会首先去主存中load数据，然后操作完成之后，在unlock之前，会将修改完成的数据restore进主存，完成了各个线程之间数据的可见性。
对于有序性
我这边的理解是java中的代码执行在并发的情况下应该按照某种规则顺序的执行，不然会产生结果的不可预测性，原因是指令重排。
对于单CPU单线程来说：
字节码在编译执行的时候会采用指令重排来提高执行效率。为了不影响最后执行结果的正确性，编译和CPU的指令重排必须遵循as-if-serial原则，该原则说的是，无论最后怎么指令重排，都不能改变执行结果的正确性。编译和CPU为了达到该准则，使用依赖原则来保证，
也就说是 在单线程中，两个对同一个变量的读写的操作具有依赖性，对于有依赖性的多个操作，编译和CPU不会进行指令重排，也就保证了结果的正确性。
在多线程中，为了保证最后执行结果的正确性，提出了先行发生原则，如果两个操作不满足先行发生原则，CPU就可能会对其指令重排。
具体的先行发生原则是如下：
1、程序次序规则。在一个线程内，书写在前面的代码先行发生于后面的。确切地说应该是，按照程序的控制流顺序，因为存在一些分支结构。
2、Volatile变量规则。对一个volatile修饰的变量，对他的写操作先行发生于读操作。
3、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。
4、线程终止规则。线程的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测。
5、线程中断规则。对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码所检测到的中断事件。
6、对象终止规则。一个对象的初始化完成（构造函数之行结束）先行发生于发的finilize()方法的开始。
7、传递性。A先行发生B，B先行发生C，那么，A先行发生C。
8、管程锁定规则。一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作。
我们可以通过Volatile 和synchronized 对于一些共享的变量或者代码片段进行保护，从而避免了指令重排，保证结果的正确执行。
问题：这里有一个线程start书写的顺序，其实可以认为就是在符合先行发生准则的时候，代码执行的顺序。
线程被CPU随机切换，这是无法预知的，在不符合先行发生准则下，也就是重排序。。。。。
使用Volatile synchronized 处理之后，会符合先行发生的原则，对于符合先行发生的原则的两个操作来说，严格按照先行发生原则的顺序来顺序执行，也就保证了有序性。
标签：代码执行 cpu 过程 控制流 读写 定义 线程安全 用两个 编程
原文地址：http://www.cnblogs.com/hadoop-dev/p/7350646.html
