并发编程的三要素是什么

1. 原子性（Atomicity）

• 定义：操作不可中断，要么全部执行成功，要么完全不执行，不会被其他线程干扰。

• 问题场景：多个线程对共享变量进行非原子操作（如 i++）时，可能导致数据不一致。

• 解决方案：

  • 使用锁（如 synchronized、ReentrantLock）。

  • 利用原子类（如 AtomicInteger）。

  • 通过事务或数据库的原子操作（在分布式系统中）。

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2. 可见性（Visibility）

• 定义：一个线程修改共享变量后，其他线程能立即看到修改后的值。

• 问题场景：由于CPU缓存、指令重排序等优化，线程可能读取到过期的数据。

• 解决方案：

  • 使用 volatile 关键字强制内存可见性。

  • 通过锁的释放和获取（锁会触发内存同步）。

  • 显式调用 final 或不可变对象。

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3. 有序性（Ordering）

• 定义：程序执行的顺序符合代码的先后顺序（避免指令重排序带来的问题）。

• 问题场景：编译器/处理器可能优化指令顺序（如单例模式中的双重检查锁问题）。

• 解决方案：

  • 使用 volatile 禁止指令重排序。

  • 通过锁或内存屏障（如 synchronized 或 Thread#join）。

  • 遵循 Happens-Before 规则（如线程启动、终止规则等）。

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三者的关系与保障

• 原子性关注操作的完整性，可见性关注数据的及时同步，有序性关注执行顺序的正确性。

• 实际开发中需综合运用同步工具（如 synchronized 同时保证三者，而 volatile 仅保证可见性和有序性）。

示例代码

// 使用 volatile 保证可见性和有序性，但原子性需额外保障
private volatile int count = 0;// 使用 synchronized 保证三要素
public synchronized void increment() {count++; // 原子性+可见性+有序性
}

理解并应用这三要素，能有效避免竞态条件、死锁、数据脏读等并发问题。