JAVA并发——什么是Java的原子性、可见性和有序性

原子性(Atomicity)：原子性指的是一个操作或一系列操作要么全部执行成功，要么全部不执行，期间不会被其他线程干扰。

可见性(Visibility)：可见性指的是当一个线程修改了某个共享变量的值，其他线程能够立即看到这个修改。

有序性(Ordering)：有序性指的是程序执行的顺序和代码的先后顺序一致。但在多线程环境下，为了优化性能，编译器和处理器可能会对指令进行重排序。

1、原子性：原子类与锁：Java 提供了 java.util.concurrent.atomic包中的原子类，如 AtomicInteger，AtomicLong，来保证基本类型的操作具有原子性。此外，synchronized 关键字和 Lock 接口也可以用来确保操作的原子性。

CAS(Compare-And-swap)：Java 的原子类底层依赖于 CAS 操作来实现原子性。CAS 是一种硬件级的指令，它比较内存位置的当前值与给定的旧值，如果相等则将内存位置更新为新值，这一过程是原子的。CAS 可以避免传统锁机制带来的上下文切换开销。

2、可见性
volatile: volatile 关键字是 Java 中用来保证可见性的轻量级同步机制。当一个变量被声明为 volati1e时，所有对该变量的读写操作都会直接从主内存中进行，从而确保变量对所有线程的可见性。

synchronized: synchronized 关键字不仅可以保证代码块的原子性，还可以保证进入和退出 synchronized 块的线程能够看到块内变量的最新值。每次线程退出 synchronized 块时，都会将修改后的变量值刷新到主内存中，进入该块的线程则会从主内存中读取最新的值。

Java Memory Model(JMM)：JMM 规定了共享变量在不同线程间的可见性和有序性规则。它定义了内存屏障的插入规则，确保在多线程环境下的代码执行顺序和内存可见性。

3、有序性
指令重排序：为了提高性能，处理器和编译器可能会对指令进行重排序。尽管重排序不会影响单线程中的执行结果，但在多线程环境下可能会导致严重的问题。例如，经典的双重检査锁定(DCL)模式在没有正确同步的情况下，由于指令重排序可能导致对象尚未完全初始化就被另一个线程访问。

happens-before 原则：JMM 定义了 happens-before 规则，用于约束操作之间的有序性。如果一个操作 Ahappens-before 操作 B，那么 A的结果对于 B是可见的，且 A 的执行顺序在 8之前。这为开发者提供了在多线程环境中控制操作顺序的手段。

内存屏障：volatile 变量的读写操作会在指令流中插入内存屏障，阻止特定的指令重排序。对于 volatile 变量的写操作，会在写操作前插入一个 StoreStore 屏障，防止写操作与之前的写操作重排序;在读操作之后插入一个LoadLoad 屏障，防止读操作与之后的读操作重排序。