Java多线程——从内存模型角度理解原子性问题和可见性问题

一、从操作系统角度理解程序、进程、线程

1.1 强烈推荐两篇博文，阐述的是Linux的程序、进程、线程的内存使用

Linux从程序到进程：www.cnblogs.com/vamei/archi…

Linux并发与同步：www.cnblogs.com/vamei/archi…

1.2 下图是Java中多线程在内存中的分布。建议先看上面两篇文章，写的很好所以直接推荐。

Heap（堆）是一个进程中的所有线程共享的，用于存储动态变量；每创建一个线程，就会给这个线程分配一个栈，Thread栈是线程独有的，一个线程无法访问其他线程栈（局部变量存储在栈中）。

1.3 下图为Java的堆和栈中的对象存储位置

二、多线程原子性问题和内存可见性问题

2.1 Java内存模型与硬件模型

2.2 原子性问题和可见性问题

        内存可见性问题，从2.1中的内存模型与硬件模型可知，每个CPU都有自己的寄存器（CPU Registers）以及缓存（CPU Cache Memmory），线程的运行硬件是CPU，一个线程操作主内存的数据时，先从主内存中读取数据，CPU进行运算，但是运算结束后，有可能并不会将数据存入主内存（RAM-Main Memory），这样其他线程降无法看到数据的变化，这就导致了内存可见性问题。
        原子性问题，如图中的Race Condition那张图，count是一个共享的可变变量，左边的线程和右边的线程对count的操作都是count+1，这个操作分为三个步骤：读取count的值→count+1→存储count。左线程在读取了count的值为1后，正在做count+1时，右线程读取的count值仍然为1，右线程也做了count+1，但也是1+1，这样当两个线程做完三个步骤后，count是2并不是3，这样就引入了原子性问题。这样的三个步骤应该以原子的方式进行（即在这三个步骤运行过程中，不能有其他操作），这样的操作也叫复合操作。