并发编程实战(2)：原子性、可见性和竞态条件与复合操作

原子性

一个不可分割的操作，比如a=0;再比如：a++；这个操作实际是a = a + 1；是可分割的，它其实包含三个独立的操作：读取a的值，将值加1，然后将计算结果写入a，这是一个“读取-修改-写入”的操作序列，所以他不是一个原子操作。

可见性

可见性，是指线程之间的可见性，一个线程修改的状态对另一个线程是可见的。也就是一个线程修改的结果，另一个线程马上就能看到。

比如：用volatile修饰的变量，就会具有可见性。volatile修饰的变量不允许线程内部缓存和重排序，即直接修改内存。所以对其他线程是可见的。但是这里需要注意一个问题，volatile只能让被他修饰内容具有可见性，但不能保证它具有原子性。比如 volatile int a = 0；之后有一个操作 a++；这个变量a具有可见性，但是a++ 依然是一个非原子操作，也就这这个操作同样存在线程安全问题。

关系

原子性是说一个操作是否可分割。可见性是说操作结果其他线程是否可见。

竞态条件

在并发编程中，由于不恰当的执行时序而出现不正确的结果是一种非常重要的情况，被称为竞态条件(race condition)

最常见的竞态条件：先检查后执行(Check-Then-Act)，即通过一个可能失效的观测结果来决定下一步的动作：首先观察到某个条件为真（例如文件X不存在），然后根据这个观察结果采用相应的动作（创建文件X），但事实上在观察到这个结果以及开始创建文件之前，观察结果可能变得无效（另一个线程在这期间创建了文件X），从而导致各种问题（未预期的异常、数据被覆盖、文件被破坏等）。

最常见的竞态条件：延迟初始化，比如检查到某个实例为null，然后初始化实例

@NotThreadSafe
public class LazyInitRace {

	private ExpensiveObject instance = null;

	public ExpensiveObject getInstance() {
		if (instance == null) {
			instance = new ExpensiveObject();
		}
		return instance;
	}
}

另一种竞态条件： “读取-修改-写入”操作（例如递增一个计数器）

基于对象之前的状态来定义对象状态的转换

复合操作

要避免竞态条件问题，就必须在某个线程修改该变量时，通过某种方式防止其他线程使用这个变量，从而确保其他线程只能在修改操作完成之前火之后读取和修改状态，而不是在修改状态的过程中。

一般将“先检查后执行”、“读取-修改-写入”等操作统称为复合操作：包含了一组以原子方式执行的操作以确保线程安全性。