【面试问题】说说原子性、可见性、有序性?

简介: 【1月更文挑战第27天】【面试问题】说说原子性、可见性、有序性?

原子性(Atomicity)、可见性(Visibility)、有序性(Ordering)是并发编程中的三个重要的概念,它们关注了不同层面的多线程执行时的问题。理解这三个概念对于编写正确、高效的并发程序至关重要。

1. 原子性(Atomicity):

原子性是指一个操作是不可中断的。在多线程环境中,如果一个操作是原子的,那么它在执行的过程中不会被其他线程干扰,要么执行完成,要么不执行,不会出现执行过程中被中断的情况。原子性是并发编程中的基本要求,尤其是对于一些涉及到多步骤的操作,需要保证其执行的完整性。

例如,对于一个整数的自增操作,如果不具备原子性,那么在多线程环境中可能会导致数据不一致的问题,即多个线程同时执行自增操作可能导致最终的值不是预期的值。

Java 提供了一些原子操作的类,如 AtomicIntegerAtomicLongAtomicReference 等,它们通过使用 CAS(Compare and Swap)等机制来保证操作的原子性。

2. 可见性(Visibility):

可见性是指一个线程对共享变量的修改能够被其他线程立即知晓。在多线程环境中,每个线程都有自己的工作内存,当一个线程对共享变量进行修改时,这个修改可能不会立即被其他线程看到,导致数据的不一致性。

Java 中通过volatile关键字来解决可见性的问题。当一个变量被声明为volatile时,每次对该变量的写操作都会立即刷新到主内存中,同时每次对该变量的读操作也会直接从主内存中获取。这样可以确保多个线程对该变量的操作是可见的。

publicclassSharedResource {
privatevolatileintcounter=0;
publicvoidincrement() {
counter++;
    }
publicintgetCounter() {
returncounter;
    }
}

3. 有序性(Ordering):

有序性是指程序执行的顺序按照代码的先后顺序来执行。在多线程环境中,由于线程的并发执行,可能导致指令重排的问题。指令重排是编译器和处理器为了提高执行效率而对指令顺序进行优化的一种手段,但这可能会导致程序执行结果与预期不一致。

Java 中通过 synchronizedvolatile 关键字来保证有序性。synchronized关键字可以确保同一时刻只有一个线程能够执行某个代码块,从而保证了代码块的有序性。而volatile关键字除了解决可见性问题外,也可以禁止指令重排。

publicclassOrderingExample {
privateintx=0;
privatevolatilebooleanflag=false;
publicvoidwrite() {
x=1;          // 普通写操作flag=true;    // volatile 写操作    }
publicvoidread() {
if (flag) {     // volatile 读操作System.out.println(x);  // 普通读操作        }
    }
}

在多线程编程中,原子性、可见性和有序性是并发安全的三个基本保障。Java通过Atomic系列类、volatile关键字和synchronized关键字来提供这些保障。了解这些概念有助于编写正确且高效的并发程序,避免由于多线程执行而引发的各种问题。

相关文章
|
4月前
|
缓存 安全 Java
Java面试题:解释volatile关键字的作用,以及它如何保证内存的可见性
Java面试题:解释volatile关键字的作用,以及它如何保证内存的可见性
77 4
|
4月前
|
设计模式 安全 Java
Java面试题:设计模式如单例模式、工厂模式、观察者模式等在多线程环境下线程安全问题,Java内存模型定义了线程如何与内存交互,包括原子性、可见性、有序性,并发框架提供了更高层次的并发任务处理能力
Java面试题:设计模式如单例模式、工厂模式、观察者模式等在多线程环境下线程安全问题,Java内存模型定义了线程如何与内存交互,包括原子性、可见性、有序性,并发框架提供了更高层次的并发任务处理能力
78 1
|
4月前
|
安全 Java 开发者
Java面试题:Java内存模型解析,Java内存模型的基本概念和它的重要性,Java内存模型中的“可见性”和“有序性”,以及具体实现?
Java面试题:Java内存模型解析,Java内存模型的基本概念和它的重要性,Java内存模型中的“可见性”和“有序性”,以及具体实现?
56 1
|
4月前
|
存储 缓存 安全
Java面试题:介绍一下jvm中的内存模型?说明volatile关键字的作用,以及它如何保证可见性和有序性。
Java面试题:介绍一下jvm中的内存模型?说明volatile关键字的作用,以及它如何保证可见性和有序性。
36 0
|
4月前
|
Java 开发者
Java面试题:解释Java内存模型中的内存可见性,解释Java中的线程池(ThreadPool)的工作原理,解释Java中的CountDownLatch和CyclicBarrier的区别
Java面试题:解释Java内存模型中的内存可见性,解释Java中的线程池(ThreadPool)的工作原理,解释Java中的CountDownLatch和CyclicBarrier的区别
26 0
|
4月前
|
存储 安全 Java
Java面试题:Java内存模型中的主内存与工作内存是如何协同工作的?请解释Java内存模型中的可见性、原子性和有序性,举例说明Java内存模型中的happens-before关系
Java面试题:Java内存模型中的主内存与工作内存是如何协同工作的?请解释Java内存模型中的可见性、原子性和有序性,举例说明Java内存模型中的happens-before关系
36 0
|
3月前
|
存储 Java
【IO面试题 四】、介绍一下Java的序列化与反序列化
Java的序列化与反序列化允许对象通过实现Serializable接口转换成字节序列并存储或传输,之后可以通过ObjectInputStream和ObjectOutputStream的方法将这些字节序列恢复成对象。
|
8天前
|
存储 算法 Java
大厂面试高频:什么是自旋锁?Java 实现自旋锁的原理?
本文详解自旋锁的概念、优缺点、使用场景及Java实现。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
大厂面试高频:什么是自旋锁?Java 实现自旋锁的原理?
|
10天前
|
存储 缓存 Java
大厂面试必看!Java基本数据类型和包装类的那些坑
本文介绍了Java中的基本数据类型和包装类,包括整数类型、浮点数类型、字符类型和布尔类型。详细讲解了每种类型的特性和应用场景,并探讨了包装类的引入原因、装箱与拆箱机制以及缓存机制。最后总结了面试中常见的相关考点,帮助读者更好地理解和应对面试中的问题。
33 4
|
1月前
|
算法 Java 数据中心
探讨面试常见问题雪花算法、时钟回拨问题,java中优雅的实现方式
【10月更文挑战第2天】在大数据量系统中,分布式ID生成是一个关键问题。为了保证在分布式环境下生成的ID唯一、有序且高效,业界提出了多种解决方案,其中雪花算法(Snowflake Algorithm)是一种广泛应用的分布式ID生成算法。本文将详细介绍雪花算法的原理、实现及其处理时钟回拨问题的方法,并提供Java代码示例。
67 2