我们都知道，cpu、内存、i/o 设备的速度是有极大差异的，为了合理利用 cpu 的高性能，平衡这三者的速度差异，计算机体系结构、操作系统、编译程序都做出了优化，主要体现为：
cpu增加了缓存，均衡了与内存之间的速度差异，但会导致可见性问题。
操作系统增加了进程、线程，以分时复用 cpu，进而均衡 cpu 与 i/o 设备的速度差异，但会导致原子性问题。
编译程序优化指令执行次序，使得缓存能够得到更加合理地利用，但会导致有序性问题。
从上面可以看到，虽然多线程平衡了cpu、内存、i/o 设备之间的效率，但是同样也带来了一些问题。
如果有多个线程，对一个共享数据进行操作，但没有采取同步的话，那操作结果可能超出预想，产生不一致。
下面举个粒子，设置一个计数器count，我们通过1000个线程同时对它进行增量操作，看看操作之后的值，是不是符合预想中的1000。
public class unsafethreadtest public int get()
public static void main(string args) throws interruptedexception );countdownlatch.await();关闭线程池 executorsvc.shutdown();system.out.println("最终计数：" threadtest.get())最终计数：994 //结果跟预期的 1000 不一样可以看到，上述**输出的结果跟预期的 1000 不一样，我们需要理清楚发生了什么问题？
并发三要素：可见性、原子性、有序性。
可见性问题是指当一个线程修改了一个共享变量的值时，另一个线程可能无法立即看到这个修改。
我们举个简单的例子，看下面这段**：
// 主存中 index 的值默认为 10system.out.println("主存中的值：" index);/thread1 执行赋值index = 100; /thread2 执行的threada = index;因为thread1修改后的值可能仍然存储在cpu缓存中，而没有被写回主存储器。这种情况下，thread2无法读取到修改后的值，所以导致错误信息。
具体来说，当多个线程同时运行在同一个处理器上时，它们共享该处理器的缓存。如果一个线程修改了某个共享变量的值，该值可能被存储在处理器缓存中，并且未被立即写回到主存储器中。
因此，当另一个线程试图读取该变量的值时，它可能会从主存储器中读取旧的值 10，而不是从处理器缓存中读取已更新的值 100。
原子性：原子性是指一个操作在执行过程中不可分割，即该操作要么完全执行，要么完全不执行。
我们举个简单的例子，看下面这段**：
// 主存中 index 的值默认为 10system.out.println("主存中的值：" index);/thread1 执行增值index +=1; /thread2 执行增值index +=1以上的信息可以看出：
主存的值为10
i +=1 这个操作实际执行三条 cpu 指令。
变量 i 从内存读取到 cpu寄存器；
在cpu寄存器中执行 i + 1 操作；
将最后的结果i写入内存，因为有缓存机制，所以最终可能写入的是 cpu 缓存而不是内存。
由于cpu分时复用（线程切换）的存在，thread1执行了第一条指令后，就切换到thread2执行，thread2全部执行完成之后，再切换会thread1执行后续两条指令，将造成最后写到内存中的index值是11而不是12。
有序性：即程序执行的顺序按照**的先后顺序执行。
重排序（reordering）是指在计算机系统中，由于处理器优化或编译器优化等原因，导致指令执行的顺序与程序**中的顺序不一致。重排序可能会引起有序性错误，即在并发或多线程环境中，程序执行的顺序与**的先后顺序不一致，导致程序结果不正确或出现意外的结果。
我们举个简单的例子，看下面这段**：
int idx = 10;boolean ischeck = true;idx +=1; /执行语句1 ischeck = false; /执行语句2上面**定义了一个int型变量，定义了一个boolean类型变量，然后分别对两个变量进行操作。
从**顺序上看，执行语句1是在执行语句2前面的，那么jvm在真正执行这段**的时候会保证语句1一定会在语句2前面执行吗？ 不一定，为什么呢？ 这里可能会发生指令重排序（instruction reorder）。
重排序（reordering）是指在计算机系统中，由于处理器优化或编译器优化等原因，导致指令执行的顺序与程序**中的顺序不一致。重排序可能会引起有序性错误，即在并发或多线程环境中，程序执行的顺序与**的先后顺序不一致，导致程序结果不正确或出现意外的结果。
重排序引起的有序性错误主要有以下几种情况：
指令重排序：处理器为了优化程序的执行，可能会对指令进行重排序。这种重排序不会改变单线程程序的执行结果，但可能会影响多线程程序的行为。例如，一个线程修改了一个共享变量的值，但由于指令重排序，另一个线程在读取该变量时可能读取到过时的值。
内存访问重排序：处理器为了提高程序的执行效率，可能会对内存访问进行重排序。例如，一个线程先读取一个共享变量的值，然后再写入该值，但由于内存访问重排序，处理器可能会先执行写入操作，再执行读取操作，从而导致其他线程无法正确地读取到修改后的值。
同步操作重排序：在并发或多线程环境中，同步操作可能会被重排序。例如，一个线程先释放了一个锁，然后再执行另一个操作，但由于同步操作重排序，释放锁的操作可能会先于另一个操作执行，从而导致其他线程无法正确地获取锁。
为了避免重排序引起的有序性错误，可以采用一些同步机制来确保程序的执行顺序，如内存屏障（memory barrier，intel 称为 memory fence）、指令fence等。这些同步机制可以确保指令的执行顺序与**中的顺序一致，避免指令重排序和内存访问重排序等问题。同时，也可以使用串行化（serialization）或事务内存（transactional memory）等技术来保证并发程序的有序性。
cpu、内存、i/o 设备的速度是有极大差异的，多线程 的实现是为了合理利用 cpu 的高性能，平衡这三者的速度差异。
多线程情况下，并发产生问题的三要素：可见性、原子性、有序性。
可见性：由cpu缓存引起。
原子性： 由分时复用引起。
有序性： 重排序引起。
作者：翁智华出处：www.cnblogs.com/wzh2010/
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