简介
java 类中会定义很多变量，有类变量也有实例变量，这些变量在拜访的过程中，会遇到一些可见性和原子性的问题。这里咱们来具体理解一下怎么防止这些问题。
不可变对象的可见性
不可变对象就是初始化之后不可能被批改的对象，那么是不是类中引入了不可变对象，所有对不可变对象的批改都立马对所有线程可见呢？
实际上，不可变对象只能保障在多线程环境中，对象应用的安全性，并不可能保障对象的可见性。
先来讨论一下可变性，咱们思考上面的一个例子：
public final class ImmutableObject {
private final int age;
public ImmutableObject(int age){this.age=age;}
}咱们定义了一个 ImmutableObject 对象，class 是 final 的，并且外面的惟一字段也是 final 的。所以这个 ImmutableObject 初始化之后就不可能扭转。
而后咱们定义一个类来 get 和 set 这个 ImmutableObject：
public class ObjectWithNothing {
private ImmutableObject refObject;
public ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject;}
public void setImmutableObject(int age){this.refObject=new ImmutableObject(age);
}
}下面的例子中，咱们定义了一个对不可变对象的援用 refObject，而后定义了 get 和 set 办法。
留神，尽管 ImmutableObject 这个类自身是不可变的，然而咱们对该对象的援用 refObject 是可变的。这就意味着咱们能够调用屡次 setImmutableObject 办法。
再来讨论一下可见性。
下面的例子中，在多线程环境中，是不是每次 setImmutableObject 都会导致 getImmutableObject 返回一个新的值呢？
答案是否定的。
当把源码编译之后，在编译器中生成的指令的程序跟源码的程序并不是完全一致的。处理器可能采纳乱序或者并行的形式来执行指令（在 JVM 中只有程序的最终执行后果和在严格串行环境中执行后果统一，这种重排序是容许的）。并且处理器还有本地缓存，当将后果存储在本地缓存中，其余线程是无奈看到后果的。除此之外缓存提交到主内存的程序也肯能会变动。
怎么解决呢？
最简略的解决可见性的方法就是加上 volatile 关键字，volatile 关键字能够应用 java 内存模型的 happens-before 规定，从而保障 volatile 的变量批改对所有线程可见。
public class ObjectWithVolatile {
private volatile ImmutableObject refObject;
public ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject;}
public void setImmutableObject(int age){this.refObject=new ImmutableObject(age);
}
}另外，应用锁机制，也能够达到同样的成果：
public class ObjectWithSync {
private ImmutableObject refObject;
public synchronized ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject;}
public synchronized void setImmutableObject(int age){this.refObject=new ImmutableObject(age);
}
}最初，咱们还能够应用原子类来达到同样的成果：
public class ObjectWithAtomic {private final AtomicReference<ImmutableObject> refObject= new AtomicReference<>();
public ImmutableObject getImmutableObject(){return refObject.get();
}
public void setImmutableObject(int age){refObject.set(new ImmutableObject(age));
}
}保障共享变量的复合操作的原子性
如果是共享对象，那么咱们就须要思考在多线程环境中的原子性。如果是对共享变量的复合操作，比方：++, — *=, /=, %=, +=, -=, <<=, >>=, >>>=, ^= 等，看起来是一个语句，但实际上是多个语句的汇合。
咱们须要思考多线程上面的安全性。
思考上面的例子：
public class CompoundOper1 {
private int i=0;
public int increase(){
i++;
return i;
}
}例子中咱们对 int i 进行累加操作。然而 ++ 实际上是由三个操作组成的：
- 从内存中读取 i 的值，并写入 CPU 寄存器中。
- CPU 寄存器中将 i 值 +1
- 将值写回内存中的 i 中。
如果在单线程环境中，是没有问题的，然而在多线程环境中，因为不是原子操作，就可能会产生问题。
解决办法有很多种，第一种就是应用 synchronized 关键字
public synchronized int increaseSync(){
i++;
return i;
}第二种就是应用 lock：
private final ReentrantLock reentrantLock=new ReentrantLock();
public int increaseWithLock(){
try{reentrantLock.lock();
i++;
return i;
}finally {reentrantLock.unlock();
}
}第三种就是应用 Atomic 原子类：
private AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger(0);
public int increaseWithAtomic(){return atomicInteger.incrementAndGet();
}保障多个 Atomic 原子类操作的原子性
如果一个办法应用了多个原子类的操作，尽管单个原子操作是原子性的，然而组合起来就不肯定了。
咱们看一个例子：
public class CompoundAtomic {private AtomicInteger atomicInteger1=new AtomicInteger(0);
private AtomicInteger atomicInteger2=new AtomicInteger(0);
public void update(){atomicInteger1.set(20);
atomicInteger2.set(10);
}
public int get() {return atomicInteger1.get()+atomicInteger2.get();}
}下面的例子中，咱们定义了两个 AtomicInteger，并且别离在 update 和 get 操作中对两个 AtomicInteger 进行操作。
尽管 AtomicInteger 是原子性的，然而两个不同的 AtomicInteger 合并起来就不是了。在多线程操作的过程中可能会遇到问题。
同样的，咱们能够应用同步机制或者锁来保证数据的一致性。
保障办法调用链的原子性
如果咱们要创立一个对象的实例，而这个对象的实例是通过链式调用来创立的。那么咱们须要保障链式调用的原子性。
思考上面的一个例子：
public class ChainedMethod {
private int age=0;
private String name="";
private String adress="";
public ChainedMethod setAdress(String adress) {
this.adress = adress;
return this;
}
public ChainedMethod setAge(int age) {
this.age = age;
return this;
}
public ChainedMethod setName(String name) {
this.name = name;
return this;
}
}很简略的一个对象，咱们定义了三个属性，每次 set 都会返回对 this 的援用。
咱们看下在多线程环境上面怎么调用：
ChainedMethod chainedMethod= new ChainedMethod();
Thread t1 = new Thread(() -> chainedMethod.setAge(1).setAdress("www.flydean.com1").setName("name1"));
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() -> chainedMethod.setAge(2).setAdress("www.flydean.com2").setName("name2"));
t2.start();因为在多线程环境下，下面的 set 办法可能会呈现凌乱的状况。
怎么解决呢？咱们能够先创立一个本地的正本，这个正本因为是本地拜访的，所以是线程平安的，最初将正本拷贝给新创建的实例对象。
次要的代码是上面样子的：
public class ChainedMethodWithBuilder {
private int age=0;
private String name="";
private String adress="";
public ChainedMethodWithBuilder(Builder builder){
this.adress=builder.adress;
this.age=builder.age;
this.name=builder.name;
}
public static class Builder{
private int age=0;
private String name="";
private String adress="";
public static Builder newInstance(){return new Builder();
}
private Builder() {}
public Builder setName(String name) {
this.name = name;
return this;
}
public Builder setAge(int age) {
this.age = age;
return this;
}
public Builder setAdress(String adress) {
this.adress = adress;
return this;
}
public ChainedMethodWithBuilder build(){return new ChainedMethodWithBuilder(this);
}
}咱们看下怎么调用：
final ChainedMethodWithBuilder[] builder = new ChainedMethodWithBuilder[1];
Thread t1 = new Thread(() -> {builder[0] =ChainedMethodWithBuilder.Builder.newInstance()
.setAge(1).setAdress("www.flydean.com1").setName("name1")
.build();});
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() ->{builder[0] =ChainedMethodWithBuilder.Builder.newInstance()
.setAge(1).setAdress("www.flydean.com1").setName("name1")
.build();});
t2.start();因为 lambda 表达式中应用的变量必须是 final 或者 final 等效的，所以咱们须要构建一个 final 的数组。
读写 64bits 的值
在 java 中，64bits 的 long 和 double 是被当成两个 32bits 来看待的。
所以一个 64bits 的操作被分成了两个 32bits 的操作。从而导致了原子性问题。
思考上面的代码：
public class LongUsage {
private long i =0;
public void setLong(long i){this.i=i;}
public void printLong(){System.out.println("i="+i);
}
}因为 long 的读写是分成两局部进行的，如果在多线程的环境中屡次调用 setLong 和 printLong 的办法，就有可能会呈现问题。
解决办法本简略，将 long 或者 double 变量定义为 volatile 即可。
private volatile long i = 0;本文的代码：
learn-java-base-9-to-20/tree/master/security
本文已收录于 http://www.flydean.com/java-security-code-line-visibility-atomicity/
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