线程安全性定义

当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用何种调度方式或者这些进程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类是线程安全的。

原子性：提供了互斥访问，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作
可见性：一个线程对主内存的修改可以及时的被其他线程观察到
有序性，一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序的存在，该观察结果一般杂乱无序

Atomic用法

public class AtomicExample1 {

    // 请求总数
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同时并发执行的线程数
    public static int threadTotal = 200;

    public static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i < clientTotal ; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    add();
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("exception", e);
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count.get());
    }

    private static void add() {
        count.incrementAndGet();
    }
}

原子性-synchronized

修饰代码块
大括号括起来的代码，作用于调用的对象,见SynchronizedExample1
修饰方法
整个方法，作用于调用的对象,见SynchronizedExample1
修饰静态方法
整个静态方法，作用于所有对象,见SynchronizedExample2
修饰类
括号括起来的部分，作用于所有对象,见SynchronizedExample2

@Slf4j
public class SynchronizedExample1 {

    // 修饰一个代码块
    public void test1(int j) {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                log.info("test1 {} - {}", j, i);
            }
        }
    }

    // 修饰一个方法
    public synchronized void test2(int j) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            log.info("test2 {} - {}", j, i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedExample1 example1 = new SynchronizedExample1();
        SynchronizedExample1 example2 = new SynchronizedExample1();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(() -> {
            example1.test2(1);
        });
        executorService.execute(() -> {
            example2.test2(2);
        });
    }
}

@Slf4j
public class SynchronizedExample2 {

    // 修饰一个类
    public static void test1(int j) {
        synchronized (SynchronizedExample2.class) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                log.info("test1 {} - {}", j, i);
            }
        }
    }

    // 修饰一个静态方法
    public static synchronized void test2(int j) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            log.info("test2 {} - {}", j, i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedExample2 example1 = new SynchronizedExample2();
        SynchronizedExample2 example2 = new SynchronizedExample2();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(() -> {
            example1.test1(1);
        });
        executorService.execute(() -> {
            example2.test1(2);
        });
    }
}

原子性对比

synchronized
不可中断锁，适合竞争不激烈，可读性好
Lock
可中断锁，多样化同步，竞争激烈时能维持常态
Atomic
竞争激烈时能维持常态，比Lock性能好；只能同步一个值

可见性

导致共享变量在线程间不可见的原因

线程交叉执行
重排序结合线程交叉执行
共享变量更新后的值没有在工作内存与主存间及时更新
synchronized规定线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存。线程加锁时，将清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值
volatile通过加入内存品章和禁止重排序优化来实现可见性。对volatile变量写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，将本地内存中的共享变量值刷新到主内存。对volatile变量读操作时，会在操作前加入一条load屏障指令，从主内存中读取共享变量。

volatile写
volatile读
对于volatile的常见使用