并发编程的三大特性

并发编程的三大特性：搞懂它们，面试稳了！

大家好，我是 面试鸭返利网 的程序员老张。今天和大家聊聊Java面试里高频出现的经典题目——并发编程的三大特性。理解这三大特性（原子性、可见性、有序性）是掌握并发编程的基石，无论是面试还是实际开发都绕不开。很多小伙伴在面试时被问到“说说你对并发编程的理解”或者“并发编程要注意哪些问题”，其实面试官很多时候就是想考察你对这三大特性的理解是否到位。

在深入探讨这三大特性之前，友情分享一份干货：2025年Java面试宝典，里面涵盖了Java核心、并发编程、JVM、框架等高频考点，需要的朋友自取： 链接: https://pan.baidu.com/s/1RUVf75gmDVsg8MQp4yRChg?pwd=9b3g 提取码: 9b3g

下面我们就用大白话，从真实的并发编程场景出发，把这三大特性掰开揉碎讲清楚。

特性一：原子性

核心问题： 操作能不能被“打包”成一个不可分割的整体？ 面试官常问： 什么是原子操作？i++是原子操作吗？为什么？

口述要点：

1. “打包”概念： 想象给银行账户转账。扣你账户的钱和增对方账户的钱，必须一起成功或一起失败。在并发编程里，原子性就是指一个或多个操作，要么全部执行成功且不被打断，要么都不执行。看起来像是一个不可分割的“原子”。
2. i++的非原子性： 这是并发编程最经典的坑！i++看起来简单，但它其实是三个操作：读取i的值 -> 值加1 -> 写回新值。在并发编程环境下，多个线程同时执行i++，这三个步骤可能被“插队”打断，导致最终结果远小于预期。这就破坏了原子性。
3. 如何保证： Java里用synchronized加锁是最常见的方式，它能保证同一时间只有一个线程能执行锁住的代码块。java.util.concurrent.atomic包下的原子类（如AtomicInteger）利用CAS（Compare-And-Swap）机制提供了更高效的原子操作。这些手段都是为了保障并发编程中关键操作的原子性。

特性二：可见性

核心问题： 一个线程改了数据，其他线程能立刻“看见”吗？ 面试官常问： 什么是可见性问题？它是怎么产生的？怎么解决？

口述要点：

1. “看不见”的尴尬： 想象办公室公告板。你更新了公告（改了变量值），但同事们（其他线程）可能还在看自己工位上的旧公告副本（CPU缓存）。在并发编程里，由于现代CPU有多级缓存，一个线程修改了共享变量的值，这个新值可能只是暂时存在它自己的CPU缓存里，还没来得及刷回主内存。其他线程读取这个变量时，读到的还是主内存（或它们自己缓存）里的旧值。这就是可见性问题。
2. 硬件根源： CPU缓存和主内存的速度差异是可见性问题的物理基础。并发编程必须考虑这点。
3. 如何保证：
   • volatile关键字： 这是解决可见性问题的轻量级方案。声明为volatile的变量，一个线程修改它后，会强制立刻写回主内存；其他线程读取时，会强制去主内存读取最新值。它保证了修改对所有线程的可见性。
   • synchronized和Lock锁： 它们除了保证原子性，在释放锁时，会把所有共享变量的修改强制刷新到主内存；在获取锁时，会清空本地缓存，重新从主内存读取最新值。因此，加锁也能解决可见性问题。
   • final关键字： 被final修饰的字段在构造完成后对其他线程是可见的（前提是对象引用本身正确发布）。

特性三：有序性

核心问题： 程序执行的顺序，一定就是代码写的顺序吗？ 面试官常问： 什么是指令重排序？为什么要重排序？它会带来什么问题？

口述要点：

1. “乱序”执行： 为了提高性能，编译器、JVM运行时或CPU本身，都可能会在不改变单线程执行结果的前提下，对指令的执行顺序进行优化调整，这就是指令重排序。这在并发编程里是个大隐患。
2. “双检锁”失效案例： 单例模式里的“双重检查锁定”（DCL）就曾因有序性问题而臭名昭著。对象的创建过程（分配内存->初始化->赋值给引用）在JVM优化后，可能变成（分配内存->赋值给引用->初始化）。如果一个线程刚执行完赋值给引用但还没初始化时，另一个线程判断引用非空就直接使用了，就会使用到一个未初始化完全的对象！这就是重排序破坏了有序性导致的。
3. 如何保证：
   • volatile关键字： volatile不仅解决可见性，还能禁止指令重排序。具体是通过在操作前后插入“内存屏障”（Memory Barrier）来阻止其前后的指令进行重排序。
   • synchronized和Lock锁： 同样，它们内部通过内存屏障机制，保证在加锁和解锁之间的代码块内的执行顺序不会被重排序打乱（满足as-if-serial语义）。
   • final关键字： 保证对象的初始化过程不会被重排序到构造函数之外。

总结：三大特性相辅相成

在并发编程的世界里，原子性、可见性、有序性这三大特性是紧密相连、环环相扣的。很多时候，解决一个问题（如原子性）的同时，也会顺带解决另一个问题（如可见性和有序性），比如使用synchronized。深刻理解这三大特性产生的原因、引发的问题以及解决方案，是写出安全、高效并发编程代码的关键。下次面试官再问并发编程，抓住这三大特性展开，准没错！

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