理解併發程式設計的幾種"性" -- 可見性，有序性，原子性

這篇的主題本應該放在最初的幾篇，討論的是併發程式設計最基礎的幾個核心概念，但是這幾個概念又牽扯到很多的實際技術，比如Java記憶體模型，各種鎖的實現，volatile的實現，原子變數等等，每一個都可以展開寫很多，尤其是Java記憶體模型，網上已經能夠有很幾篇不錯的文章，暫時不想重複造輪子，這裡推薦幾篇Jave記憶體模型的資料:

1. JSR-133 FAQ

2. JSR-133 Cookbook

3. Synchronization and Java Memory Model

4. 深入理解Java記憶體模型

我之前也寫了一個Java記憶體模型的PPT: http://share.csdn.net/slides/7916

下面說說併發程式設計關注的幾個核心概念。關注一個併發問題，有3個基本的關注點：

1. 安全性，也就是正確性，指的是程式在併發情況下執行的結果和預期一致

2. 活躍性，比如死鎖，活鎖

3. 效能，減少上下文切換，減少核心呼叫，減少一致性流量等等

安全性問題是首要解決的問題，保證程式的執行緒安全，實際上就是對多執行緒的同步，而多執行緒的同步本質上就是多執行緒通訊的問題。作業系統裡面定義了幾種程式通訊的方式：

1. 管道 pipeline

2. 訊號 signal

3. 訊息佇列 messsage queue

4. 共享記憶體 shared memory

5. 訊號量 semaphore

6. Socket

Java裡面進行多執行緒通訊的主要方式就是共享記憶體的方式，共享記憶體主要的關注點有兩個：可見性和有序性。加上覆合操作的原子性，我們可以認為Java的執行緒安全性問題主要關注點有3個

1. 可見性

2. 有序性

3. 原子性

Java記憶體模型JMM解決了可見性和有序性的問題，而鎖解決了原子性的問題。

至於Java記憶體模型如何解決可見性和有序性的問題，以後會說到，感興趣的同學可以看看上面的資料。

 

可見性指的是一個執行緒對變數的寫操作對其他執行緒後續的讀操作可見。由於現代CPU都有多級快取，CPU的操作都是基於快取記憶體的，而執行緒通訊是基於記憶體的，這中間有一個Gap,可見性的關鍵還是在對變數的寫操作之後能夠在某個時間點顯示地寫回到主記憶體，這樣其他執行緒就能從主記憶體中看到最新的寫的值。volatile，synchronized(隱式鎖),顯式鎖，原子變數這些同步手段都可以保證可見性。