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这篇文章主要讲解了“java 可见性和原子性举例分析”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着丸趣 TV 小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“java 可见性和原子性举例分析”吧！
简介
java 类中会定义很多变量，有类变量也有实例变量，这些变量在访问的过程中，会遇到一些可见性和原子性的问题。这里我们来详细了解一下怎么避免这些问题。
不可变对象的可见性
不可变对象就是初始化之后不能够被修改的对象，那么是不是类中引入了不可变对象，所有对不可变对象的修改都立马对所有线程可见呢？
实际上，不可变对象只能保证在多线程环境中，对象使用的安全性，并不能够保证对象的可见性。
先来讨论一下可变性，我们考虑下面的一个例子：
public final class ImmutableObject {private final int age;public ImmutableObject(int age){this.age=age;
}
}我们定义了一个 ImmutableObject 对象，class 是 final 的，并且里面的唯一字段也是 final 的。所以这个 ImmutableObject 初始化之后就不能够改变。
然后我们定义一个类来 get 和 set 这个 ImmutableObject：
public class ObjectWithNothing {private ImmutableObject refObject;public ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject;
}public void setImmutableObject(int age){this.refObject=new ImmutableObject(age);
}
}上面的例子中，我们定义了一个对不可变对象的引用 refObject，然后定义了 get 和 set 方法。
注意，虽然 ImmutableObject 这个类本身是不可变的，但是我们对该对象的引用 refObject 是可变的。这就意味着我们可以调用多次 setImmutableObject 方法。
再来讨论一下可见性。
上面的例子中，在多线程环境中，是不是每次 setImmutableObject 都会导致 getImmutableObject 返回一个新的值呢？
答案是否定的。
当把源码编译之后，在编译器中生成的指令的顺序跟源码的顺序并不是完全一致的。处理器可能采用乱序或者并行的方式来执行指令（在 JVM 中只要程序的最终执行结果和在严格串行环境中执行结果一致，这种重排序是允许的）。并且处理器还有本地缓存，当将结果存储在本地缓存中，其他线程是无法看到结果的。除此之外缓存提交到主内存的顺序也肯能会变化。
怎么解决呢？
最简单的解决可见性的办法就是加上 volatile 关键字，volatile 关键字可以使用 java 内存模型的 happens-before 规则，从而保证 volatile 的变量修改对所有线程可见。
public class ObjectWithVolatile {private volatile ImmutableObject refObject;public ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject;
}public void setImmutableObject(int age){this.refObject=new ImmutableObject(age);
}
}另外，使用锁机制，也可以达到同样的效果：
public class ObjectWithSync {private ImmutableObject refObject;public synchronized ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject;
}public synchronized void setImmutableObject(int age){this.refObject=new ImmutableObject(age);
}
}最后，我们还可以使用原子类来达到同样的效果：
public class ObjectWithAtomic {private final AtomicReference ImmutableObject refObject= new AtomicReference ();public ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject.get();
}public void setImmutableObject(int age){ refObject.set(new ImmutableObject(age));
}
}保证共享变量的复合操作的原子性
如果是共享对象，那么我们就需要考虑在多线程环境中的原子性。如果是对共享变量的复合操作，比如：++, — *=, /=, %=, +=, -=, =, =, =, ^= 等，看起来是一个语句，但实际上是多个语句的集合。
我们需要考虑多线程下面的安全性。
考虑下面的例子：
public class CompoundOper1 {private int i=0;public int increase(){
i++;return i;
}
}例子中我们对 int i 进行累加操作。但是 ++ 实际上是由三个操作组成的：
从内存中读取 i 的值，并写入 CPU 寄存器中。
CPU 寄存器中将 i 值 +1
将值写回内存中的 i 中。
如果在单线程环境中，是没有问题的，但是在多线程环境中，因为不是原子操作，就可能会发生问题。
解决办法有很多种，第一种就是使用 synchronized 关键字
public synchronized int increaseSync(){
i++;return i;
}第二种就是使用 lock：
private final ReentrantLock reentrantLock=new ReentrantLock();public int increaseWithLock(){try{ reentrantLock.lock();
i++;return i;
}finally { reentrantLock.unlock();
}
}第三种就是使用 Atomic 原子类：
private AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger(0);public int increaseWithAtomic(){return atomicInteger.incrementAndGet();
}保证多个 Atomic 原子类操作的原子性
如果一个方法使用了多个原子类的操作，虽然单个原子操作是原子性的，但是组合起来就不一定了。
我们看一个例子：
public class CompoundAtomic {private AtomicInteger atomicInteger1=new AtomicInteger(0);private AtomicInteger atomicInteger2=new AtomicInteger(0);public void update(){ atomicInteger1.set(20);
atomicInteger2.set(10);
}public int get() {return atomicInteger1.get()+atomicInteger2.get();
}
}上面的例子中，我们定义了两个 AtomicInteger，并且分别在 update 和 get 操作中对两个 AtomicInteger 进行操作。
虽然 AtomicInteger 是原子性的，但是两个不同的 AtomicInteger 合并起来就不是了。在多线程操作的过程中可能会遇到问题。
同样的，我们可以使用同步机制或者锁来保证数据的一致性。
保证方法调用链的原子性
如果我们要创建一个对象的实例，而这个对象的实例是通过链式调用来创建的。那么我们需要保证链式调用的原子性。
考虑下面的一个例子：
public class ChainedMethod {private int age=0;private String name= private String adress= public ChainedMethod setAdress(String adress) {this.adress = adress;return this;
}public ChainedMethod setAge(int age) {this.age = age;return this;
}public ChainedMethod setName(String name) {this.name = name;return this;
}
}很简单的一个对象，我们定义了三个属性，每次 set 都会返回对 this 的引用。
我们看下在多线程环境下面怎么调用：
ChainedMethod chainedMethod= new ChainedMethod();
Thread t1 = new Thread(() - chainedMethod.setAge(1).setAdress(www.flydean.com1).setName(name1));
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() - chainedMethod.setAge(2).setAdress(www.flydean.com2).setName(name2));
t2.start();因为在多线程环境下，上面的 set 方法可能会出现混乱的情况。
怎么解决呢？我们可以先创建一个本地的副本，这个副本因为是本地访问的，所以是线程安全的，最后将副本拷贝给新创建的实例对象。
主要的代码是下面样子的：
public class ChainedMethodWithBuilder {private int age=0;private String name= private String adress= public ChainedMethodWithBuilder(Builder builder){this.adress=builder.adress;this.age=builder.age;this.name=builder.name;
}public static class Builder{private int age=0;private String name= private String adress= public static Builder newInstance(){return new Builder();
}private Builder() {}public Builder setName(String name) {this.name = name;return this;
}public Builder setAge(int age) {this.age = age;return this;
}public Builder setAdress(String adress) {this.adress = adress;return this;
}public ChainedMethodWithBuilder build(){return new ChainedMethodWithBuilder(this);
}
}我们看下怎么调用：
final ChainedMethodWithBuilder[] builder = new ChainedMethodWithBuilder[1];
Thread t1 = new Thread(() - { builder[0] =ChainedMethodWithBuilder.Builder.newInstance()
.setAge(1).setAdress(www.flydean.com1).setName(name1)
.build();});
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() - { builder[0] =ChainedMethodWithBuilder.Builder.newInstance()
.setAge(1).setAdress(www.flydean.com1).setName(name1)
.build();});
t2.start();因为 lambda 表达式中使用的变量必须是 final 或者 final 等效的，所以我们需要构建一个 final 的数组。
读写 64bits 的值
在 java 中，64bits 的 long 和 double 是被当成两个 32bits 来对待的。
所以一个 64bits 的操作被分成了两个 32bits 的操作。从而导致了原子性问题。
考虑下面的代码：
public class LongUsage {private long i =0;public void setLong(long i){this.i=i;
}public void printLong(){ System.out.println( i= +i);
}
}因为 long 的读写是分成两部分进行的，如果在多线程的环境中多次调用 setLong 和 printLong 的方法，就有可能会出现问题。
解决办法本简单，将 long 或者 double 变量定义为 volatile 即可。
private volatile long i = 0;感谢各位的阅读，以上就是“java 可见性和原子性举例分析”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对 java 可见性和原子性举例分析这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是丸趣 TV，丸趣 TV 小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！
