Java并发面试题, 什么是 Java 中的原子性,可见性和有序性?
Java并发面试题, 什么是 Java 中的原子性,可见性和有序性?
QA
Step 1
Q:: 什么是 Java 中的原子性？
A:: Java 中的原子性（Atomicity）指的是一个操作或一系列操作要么全部执行，要么全部不执行，无法被中途打断。原子性是并发编程中的一个重要概念，用于确保在多线程环境下共享变量的安全访问。Java 中的 synchronized 关键字、java.util.concurrent.atomic 包中的类（如 AtomicInteger，AtomicBoolean）以及数据库事务等都提供了原子性保障。
Step 2
Q:: 什么是 Java 中的可见性？
A:: Java 中的可见性（Visibility）指的是当一个线程修改了共享变量的值后，其他线程能立即看到这个修改。可见性问题是由于 CPU 缓存导致的，多个线程可能在各自的缓存中保留了共享变量的副本，导致数据不同步。Java 中通过 volatile 关键字、synchronized 关键字和显式的锁（如 ReentrantLock）来保证可见性。
Step 3
Q:: 什么是 Java 中的有序性？
A:: Java 中的有序性（Ordering）指的是程序执行时的顺序保证。在多线程环境中，代码的执行顺序可能会由于编译器优化、CPU 重排序和内存模型等原因发生变化，导致线程间的指令执行顺序无法预测。Java 通过 synchronized 关键字和 volatile 关键字保证了一些有序性。Java 内存模型（Java Memory Model, JMM）定义了哪些操作可以重排序，哪些操作不能。
Step 4
Q:: 如何通过代码示例解释 Java 中的原子性？
A:: 可以通过一个银行转账的例子来解释原子性问题。假设有两个线程同时从同一个账户转账，由于转账操作不是原子的，可能会导致余额计算错误。使用 synchronized 或 AtomicInteger 可以保证转账操作的原子性，避免此类问题。
Step 5
Q:: 什么是 Java 内存模型（Java Memory Model, JMM）？
A:: Java 内存模型是 Java 虚拟机规范的一部分，它定义了在并发环境下，线程对变量的读取和写入行为。JMM 规定了如何在多线程之间传递变量的值，以及在何种情况下可以重排序指令。JMM 的核心概念是原子性、可见性和有序性，理解 JMM 有助于编写正确的并发程序。
Step 6
Q:: 什么是 volatile 关键字？它如何影响可见性和有序性？
A:: volatile 是 Java 中的一个修饰符，用于标记变量，使其具有可见性和有序性保障。当一个变量被声明为 volatile，对该变量的读写操作不会被线程缓存，每次操作都直接从主内存中读取或写入。这保证了线程对该变量的最新修改是可见的。此外，volatile 还禁止指令重排序，从而保证有序性。