三、原子性
　　原子性是指对数据的操作是一个独立的、不可分割的整体。换句话说，是一次操作，是一个连续不可中断的过程，数据不会执行的一半的时候被其他线程所修改。保证原子性的简单方式是操作系统指令，是说如果一次操作对应一条操作系统指令，这样肯定可以能保证原子性。但是很多操作不能通过一条指令完成。例如，对long类型的运算，很多系统需要分成多条指令分别对高位和低位进行操作才能完成。还比如，我们经常使用的整数 i++ 的操作，其实需要分成三个步骤：（1）读取整数 i 的值；（2）对 i 进行加一操作；（3）将结果写回内存。这个过程在多线程下可能出现如下现象：

　　这也是代码段一执行的结果为什么不正确的原因。对于这种组合操作，要保证原子性，常见的方式是加锁，如Java中的Synchronized或Lock都可以实现，代码段二是通过Synchronized实现的。除了锁以外，还有一种方式是CAS（Compare And Swap），即修改数据之前先比较与之前读取到的值是否一致，如果一致，则进行修改，如果不一致则重新执行，这也是乐观锁的实现原理。不过CAS在某些场景下不一定有效，比如另一线程先修改了某个值，然后再改回原来值，这种情况下，CAS是无法判断的。
　　四、可见性
　　要理解可见性，需要先对JVM的内存模型有一定的了解，JVM的内存模型与操作系统类似，如图所示：

　　从这个图中我们可以看出，每个线程都有一个自己的工作内存（相当于CPU高级缓冲区，这么做的目的还是在于进一步缩小存储系统与CPU之间速度的差异，提高性能），对于共享变量，线程每次读取的是工作内存中共享变量的副本，写入的时候也直接修改工作内存中副本的值，然后在某个时间点上再将工作内存与主内存中的值进行同步。这样导致的问题是，如果线程1对某个变量进行了修改，线程2却有可能看不到线程1对共享变量所做的修改。通过下面这段程序我们可以演示一下不可见的问题：
package com.paddx.test.concurrent;
public class VisibilityTest {
private static boolean ready;
private static int number;
private static class ReaderThread extends Thread {
public void run() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (!ready) {
System.out.println(ready);
}
System.out.println(number);
}
}
private static class WriterThread extends Thread {
public void run() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
number = 100;
ready = true;
}
}
public static void main(String[] args) {
new WriterThread().start();
new ReaderThread().start();
}
}
　　从直观上理解，这段程序应该只会输出100，ready的值是不会打印出来的。实际上，如果多次执行上面代码的话，可能会出现多种不同的结果，下面是我运行出来的某两次的结果：

　　当然，这个结果也只能说是有可能是可见性造成的，当写线程（WriterThread）设置ready=true后，读线程（ReaderThread）看不到修改后的结果，所以会打印false，对于第二个结果，也是执行if (!ready)时还没有读取到写线程的结果，但执行System.out.println(ready)时读取到了写线程执行的结果。不过，这个结果也有可能是线程的交替执行所造成的。Java 中可通过Synchronized或Volatile来保证可见性，具体细节会在后续的文章中分析。
　　五、顺序性
　　为了提高性能，编译器和处理器可能会对指令做重排序。重排序可以分为三种：
　　（1）编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。
　　（2）指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术（Instruction-Level Parallelism， ILP）来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
　　（3）内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
　　我们可以直接参考一下JSR 133 中对重排序问题的描述：

　　先看上图中的（1）源码部分，从源码来看，要么指令 1 先执行要么指令 3先执行。如果指令 1 先执行，r2不应该能看到指令 4 中写入的值。如果指令 3 先执行，r1不应该能看到指令 2 写的值。但是运行结果却可能出现r2==2，r1==1的情况，这是“重排序”导致的结果。上图（2）即是一种可能出现的合法的编译结果，编译后，指令1和指令2的顺序可能互换了。因此，才会出现r2==2，r1==1的结果。Java 中也可通过Synchronized或Volatile来保证顺序性。
　　六、总结
　　本文对Java 并发编程中的理论基础进行了讲解，有些东西在后续的分析中还会做更详细的讨论，如可见性、顺序性等。后续的文章都会以本章内容作为理论基础来讨论。如果大家能够很好的理解上述内容，相信无论是去理解其他并发编程的文章还是在平时的并发编程的工作中，都能够对大家有很好的帮助。