深入理解并发编程中的三个问题
1.1 可见性案例演示
一个线程根据boolean类型的标记flag， while循环，另一个线程改变这个flag变量的值，另 一个线程并不会停止循环。
public class VisibilityTest {
// 多个线程都会访问的数据，我们称为线程的共享数据
// 定义一个静态的 boolean 变量 run，初始值为 true
private static boolean run = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建并启动线程 t1
Thread t1 = new Thread(() -> {
// 在 run 变量为 true 时循环输出消息
while (run) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程1 run = " + run);
}
// 循环结束后输出最终消息
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程1 run = " + run);
});
t1.start(); // 启动线程 t1
Thread.sleep(1000); // 主线程睡眠1秒钟
// 创建并启动线程 t2
Thread t2 = new Thread(() -> {
run = false; // 将 run 变量设置为 false
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "时间到，线程2设置为false");
});
t2.start(); // 启动线程 t2
}
}输出结果：
Thread-0线程1 run = true
Thread-0线程1 run = true
// .....结果省略
Thread-1时间到，线程2设置为false
Thread-0线程1 run = false线程1开始运行时run=true,所以会不断循环输出Thread-0线程1 run = true,线程2运行后设置run=false,线程1发现run=true后就停止输出。
总结：并发编程时，会出现可见性问题，当一个线程对共享变量进行了修改，另外的线程并没有立即看到修改后的最新值。
2.原子性
原子性（Atomicity）：在一次或多次操作中，要么所有的操作都执行并且不会受其他因素干扰而中断，要么所有的操作都不执行。
2.1 可见性案例演示
5个线程各执行1000次 i++
public class AtomicityTest {
private static int number = 0; // 定义一个静态的整数变量 number，初始值为 0
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Runnable increment = () -> {
// 定义一个 Runnable 匿名类 increment，用于对 number 进行累加操作
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
number++; // 对 number 进行累加操作
}
};
ArrayList ts = new ArrayList<>(); // 创建一个 ArrayList 用于存储线程对象
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Thread t = new Thread(increment); // 创建一个新线程，传入 increment Runnable 实例
t.start(); // 启动线程
ts.add(t); // 将线程对象添加到 ArrayList 中
}
for (Thread t : ts) {
t.join(); // 等待所有子线程执行完毕
}
System.out.println("number = " + number); // 输出最终的 number 值
}
} 思考：最终number结果可能是多少？
结果可能是5000，也可能是小于5000的结果都有可能。
对于 number++ 而言（number 为静态变量），实际会产生如下的 JVM 字节码指令：
9: getstatic #12 // Field number:I
12: iconst_1
13: iadd
14: putstatic #12 // Field number:I可见number++是由多条语句组成，以上多条指令在一个线程的情况下是不会出问题的，但是在多线程情况下就可能会出现问题。比如一个线程在执行13: iadd时，另一个线程又执行9: getstatic。会导致两次number++，实际上只加了1。
总结：并发编程时，会出现原子性问题，当一个线程对共享变量操作到一半时，另外的线程也有可能来操作共享变量，干扰了前一个线程的操作。
3.有序性
有序性（Ordering）：是指程序中代码的执行顺序，Java在编译时和运行时会对代码进行优化，会导致程序最终的执行顺序不一定就是我们编写代码时的顺序。
3.1. 有序性可见性案例演示
有序性
jcstress是Java并发压测工具。
pom文件，添加依赖。
org.openjdk.jcstress
jcstress-core
0.5
代码：
@JCStressTest
@Outcome(id = {"1", "4"}, expect = Expect.ACCEPTABLE, desc = "ok")
@Outcome(id = "0", expect = Expect.ACCEPTABLE_INTERESTING, desc = "danger")
@State
public class OrderingTest {
int num = 0;
boolean ready = false;
// 线程1执行的代码
@Actor
public void actor1(I_Result r) {
if (ready) {
r.r1 = num + num;
} else {
r.r1 = 1;
}
}
// 线程2执行的代码
@Actor
public void actor2(I_Result r) {
num = 2;
ready = true;
}
}I_Result 是一个对象，有一个属性 r1 用来保存结果。
思考：在多线程情况下可能出现几种结果？
- 情况1：线程1先执行actor1，这时ready = false，所以进入else分支结果为1。
- 情况2：线程2执行到actor2，执行了num = 2;和ready = true，线程1执行，这回进入 if 分支，结果为 4。
- 情况3：线程2先执行actor2，只执行num = 2；但没来得及执行 ready = true，线程1执行，还是进入else分支，结果为1。
注意：还有第四种情况，结果为0。
- 情况4：线程2java编译后结果
ready = true;
num = 2;线程2先执行actor2，执行了ready = true，但没来得及执行执行num = 2，线程1执行，还是进入if分支，结果为0。
运行测试：
mvn clean install
java -jar target/jcstress.jar部分jcstress测试结果，0结果出现1384次。
完整pox.xml：
8
8
UTF-8
1.8
jcstress
org.openjdk.jcstress
jcstress-core
0.5
org.apache.maven.plugins
maven-compiler-plugin
3.1
${javac.target}
${javac.target}
${javac.target}
org.apache.maven.plugins
maven-shade-plugin
2.2
main
package
shade
${uberjar.name}
org.openjdk.jcstress.Main
META-INF/TestList
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