大家好，新的一天，阿清来整理新的知识。并发的相关内容是Java面试的常客。
Java当中，例如synchronized、volatile、lock等关键字都是与并发有关。
那么，并发到底会带来什么样的问题呢？
开门见山，先摆结论，并发的问题主要有以下三类：
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操作原子性问题 -
缓存可见一致性问题 -
指令序重排问题
我们一个一个来~
01
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操作原子性问题
谈起并发中的原子性，数据库的事务也具备原子性，两者的内容比较相似。
原子性：针对定义好的一个或多个操作，在执行时，要么全部都做，要么一个都不做。
举个🌰：
假设银行账户A余额1000元，账户B余额0元，
现在银行中有这样一个业务，账户A向账户B打款1000元。
完成这个业务后，正确的状态：账户A余额0元，账户B余额1000元，
这个业务有两个操作：
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账户A的余额减去1000元。
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账户B的余额加上1000元。
假如栗子鑫负责这个业务。
栗子鑫只做了操作1就停下来了，没有做操作2。
而此时栗子为需要扣除账户B的余额，然而栗子鑫没有更新账户B，此时账户B余额为0元，那么 栗子为 就无法扣除账户B的余额。
因此产生了错误。
这便是因为未能保证原子性而在并发中出现了错误。
02
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缓存可见一致性问题
大家要知道，计算机中的指令都是在CPU中执行的，在执行的过程一定会涉及数据的读取与写入。而程序在运行过程中的临时数据都放在了物理内存(主存)中，为了提高程序执行的效率，会在CPU中设置一个告诉缓存。
程序在执行时，首先从主存中读取数据，保存到CPU的高速缓存中，待程序执行完毕，再将数据刷新到主存中。
这样的机制，导致在并发的情况下，缓存中的同一个变量的值可能是不一致的，因此产生错误。
举个🌰：
假设现在有两个线程，
线程A的代码：
int i = 0;
i = 10;
线程B的代码：
int j = i;
假设线程A在为i赋值10后，没有将i的缓存立马刷新到主存中，
此时线程B在执行时，当它读取主存中的i的值，它读到的依然是0，于是在线程B的缓存中i是0。
这便导致了缓存的不一致，即出现了数据的错误。
03
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指令序重排问题
有些时候，程序在执行一段代码时，为了提高程序执行的效率。并不会按照代码的顺序来执行，但会保证代码的执行结果与顺序执行的结果一致。
处理器在进行重排序时，会考虑指令之间的数据依赖性，保证相互依赖的语句按照顺序执行。
然而在多线程的情况下，这样的重排序会导致错误。
举个🌰：
我们来看下面这段代码：
// 线程1
int i = 1; // 语句1
boolean flag = true; // 语句2
// 线程2
while (!flag) { // 语句3
...
}
i += 2; // 语句4
由于语句1与语句2没有数据依赖，处理器可能会对它进行指令序重排。
若先执行了语句2，假设在此时线程1挂起。
线程2开始执行，由于flag已经被赋值，它便会跳出语句3这个循环，执行语句4，
而此时由于语句1没有执行，变量i未被初始化，因此语句4的执行会发生错误。
04
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总结
请大家牢记，
并发问题的三个根源：操作原子性、缓存可见一致性、指令序重排。
Java针对这些问题，设计了不同的解决方案，包括synchronized、volatile、lock等这些关键字，
后面我再向大家一一介绍~
希望能让你有所收获~
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作者 阿清
编辑 一口栗子
原文始发于微信公众号（六只栗子）：并发问题的三个根源
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