多執行緒程式設計中的三個核心概念
原子性
這一點，跟資料庫事務的原子性概念差不多，即一個操作（有可能包含有多個子操作）要麼全部執行（生效），要麼全部都不執行（都不生效）。
關於原子性，一個非常經典的例子就是銀行轉賬問題：比如A和B同時向C轉賬10萬元。如果轉賬操作不具有原子性，A在向C轉賬時，讀取了C的餘額為20萬，然後加上轉賬的10萬，計算出此時應該有30萬，但還未來及將30萬寫回C的賬戶，此時B的轉賬請求過來了，B發現C的餘額為20萬，然後將其加10萬並寫回。然後A的轉賬操作繼續——將30萬寫回C的餘額。這種情況下C的最終餘額為30萬，而非預期的40萬。
可見性
可見性是指，當多個執行緒併發訪問共享變數時，一個執行緒對共享變數的修改，其它執行緒能夠立即看到。可見性問題是好多人忽略或者理解錯誤的一點。
CPU從主記憶體中讀資料的效率相對來說不高，現在主流的計算機中，都有幾級快取。每個執行緒讀取共享變數時，都會將該變數載入進其對應CPU的快取記憶體裡，修改該變數後，CPU會立即更新該快取，但並不一定會立即將其寫回主記憶體（實際上寫回主記憶體的時間不可預期）。此時其它執行緒（尤其是不在同一個CPU上執行的執行緒）訪問該變數時，從主記憶體中讀到的就是舊的資料，而非第一個執行緒更新後的資料。
這一點是作業系統或者說是硬體層面的機制，所以很多應用開發人員經常會忽略。
順序性
順序性指的是，程式執行的順序按照程式碼的先後順序執行。
Java如何保證原子性
鎖和同步
常用的保證Java操作原子性的工具是鎖和同步方法（或者同步程式碼塊）。使用鎖，可以保證同一時間只有一個執行緒能拿到鎖，也就保證了同一時間只有一個執行緒能執行申請鎖和釋放鎖之間的程式碼。
public void testLock () {
lock.lock();
try{
int j = i;
i = j + 1;
} finally {
lock.unlock();
}
}
複製程式碼與鎖類似的是同步方法或者同步程式碼塊。使用非靜態同步方法時，鎖住的是當前例項；使用靜態同步方法時，鎖住的是該類的Class物件；使用靜態程式碼塊時，鎖住的是synchronized關鍵字後面括號內的物件。下面是同步程式碼塊示例
public void testLock () {
synchronized (anyObject){
int j = i;
i = j + 1;
}
}
複製程式碼無論使用鎖還是synchronized，本質都是一樣，通過鎖來實現資源的排它性，從而實際目的碼段同一時間只會被一個執行緒執行，進而保證了目的碼段的原子性。這是一種以犧牲效能為代價的方法。
Java如何保證可見性
Java提供了volatile關鍵字來保證可見性。當使用volatile修飾某個變數時，它會保證對該變數的修改會立即被更新到記憶體中，並且將其它快取中對該變數的快取設定成無效，因此其它執行緒需要讀取該值時必須從主記憶體中讀取，從而得到最新的值。
Java如何保證順序性
上文講過編譯器和處理器對指令進行重新排序時，會保證重新排序後的執行結果和程式碼順序執行的結果一致，所以重新排序過程並不會影響單執行緒程式的執行，卻可能影響多執行緒程式併發執行的正確性。
Java中可通過volatile在一定程式上保證順序性，另外還可以通過synchronized和鎖來保證順序性。
synchronized和鎖保證順序性的原理和保證原子性一樣，都是通過保證同一時間只會有一個執行緒執行目的碼段來實現的。
除了從應用層面保證目的碼段執行的順序性外，JVM還通過被稱為happens-before原則隱式地保證順序性。兩個操作的執行順序只要可以通過happens-before推匯出來，則JVM會保證其順序性，反之JVM對其順序性不作任何保證，可對其進行任意必要的重新排序以獲取高效率。
happens-before原則（先行發生原則）
- 傳遞規則：如果操作1在操作2前面，而操作2在操作3前面，則操作1肯定會在操作3前發生。該規則說明了happens-before原則具有傳遞性
- 鎖定規則：一個unlock操作肯定會在後面對同一個鎖的lock操作前發生。這個很好理解，鎖只有被釋放了才會被再次獲取
- volatile變數規則：對一個被volatile修飾的寫操作先發生於後面對該變數的讀操作
- 程式次序規則：一個執行緒內，按照程式碼順序執行
- 執行緒啟動規則：Thread物件的start()方法先發生於此執行緒的其它動作
- 執行緒終結原則：執行緒的終止檢測後發生於執行緒中其它的所有操作
- 執行緒中斷規則： 對執行緒interrupt()方法的呼叫先發生於對該中斷異常的獲取
- 物件終結規則：一個物件構造先於它的finalize發生
volatile適用場景
volatile適用於不需要保證原子性，但卻需要保證可見性的場景。適合用於單執行緒寫，多執行緒讀資料的場合。另一種典型的使用場景是用它修飾用於停止執行緒的狀態標記。如下所示
boolean isRunning = false;
public void start () {
new Thread( () -> {
while(isRunning) {
someOperation();
}
}).start();
}
public void stop () {
isRunning = false;
}
複製程式碼在這種實現方式下，即使其它執行緒通過呼叫stop()方法將isRunning設定為false，迴圈也不一定會立即結束。可以通過volatile關鍵字，保證while迴圈及時得到isRunning最新的狀態從而及時停止迴圈，結束執行緒。
synchronized和volatile比較
關鍵字volatile是執行緒同步的輕量級實現，所以volatile效能肯定比synchronized要好，並且volatile只能修飾變數，而synchronized可以修飾方法，以及程式碼塊。
多執行緒訪問volatile不會發生堵塞，而synchronized可能會出現堵塞。
volatile保證資料的可見性，但不能保證原子性；而synchronized可以保證原子性，也可以間接保證可見性，因為它會將私有記憶體和公共記憶體中的資料做了同步。
關鍵字volatile解決的是變數在多個執行緒之間的可見性；而synchronized關鍵字解決的是多個執行緒之間訪問資源的同步性。
synchronized關鍵字是防止多個執行緒同時執行一段程式碼，那麼就會很影響程式執行效率，而volatile關鍵字在某些情況下效能要優於synchronized，但是要注意volatile關鍵字是無法替代synchronized關鍵字的，因為volatile關鍵字無法保證操作的原子性。
通常來說，使用volatile必須具備以下2個條件：
1）對變數的寫操作不依賴於當前值。
2）該變數沒有包含在具有其他變數的不變式中。