并发编程世界里，由于CPU缓存导致的可见性问题，线程切换导致的原子性问题，以及编译器重排序导致的有序性问题是并发编程Bug的根源。
一个线程对共享变量的修改。另外一个线程能够立刻看到，我们称之为可见性。共享变量指的是存放在堆内存，由所有线程所共享的变量。比如：实例变量，静态变量。 如图所示： 共享变量V可以由线程A和线程B同时操作，线程A和B首先从各自的CPU缓存或者寄存器中读取数值，然后由CPU的寄存器写入内存中。
public class LongTest { private static long atest = 0L; public void countTest() { for (int i = 0; i < 10000; i++) { atest = atest + 1; } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final LongTest longTest = new LongTest(); Thread threadA = new Thread(new Runnable() { public void run() { longTest.countTest(); } }); Thread threadB = new Thread(new Runnable() { public void run() { longTest.countTest(); } }); threadA.start(); threadB.start(); threadA.join(); threadB.join(); System.out.println("*******获得到的atest值为=" + atest); } }如上程序，运行之后我们会发现 atest 值永远都不会到达20000，而是在10000-20000之间的随机数。 原因分析：假设线程A和线程B同时执行 atest = atest + 1;， 线程A 读取到的原值是0，执行+1操作之后，得到新值1，同样的，线程B也是读取到的原值0，然后执行+1操作，得到新值1。这样就永远得不到结果2。 类推的话，循环执行10000次也是同理，线程A执行+1操作时不能及时获得线程B已经写入的值，故导致值永远不可能达到20000。
由于一条高级语句在CPU中可能会分成若干条指令来执行，每条指令执行完之后就有可能会发生线程切换。故线程切换造成的原子性问题。
例如： count=count+1 共有三个指令
指令一: 将count值从内存加载到到CPU的寄存器中指令二：在寄存器中+1操作指令三 ：将新值写入到内存中（由于缓存机制，写入的可能是CPU的缓存而不是内存）操作系统做任务切换可以发生在任何一条CPU指令执行完，是CPU指令执行完。 我们将一个或者多个操作在CPU执行过程中不被中断的特性称之为原子性。
编译器重排序导致的有序性问题： 例如：双重加锁中的：
public class SingletonDemo { private static SingletonDemo instance = null; private SingletonDemo(){ } static SingletonDemo getSingletonDemo() { if (instance == null) { synchronized (SingletonDemo.class) { if (instance == null) { instance = new SingletonDemo(); //6 } } } return instance; } }这里会有有序性问题： 问题主要出在了 new SingletonDemo() 这一步 因为instance = new SingletonDemo();主要有三个指令
分配内存空间M在内存M上初始化对象然后M的地址赋值给instance变量正常顺序是1-2-3 但是CPU重排序之后执行顺序可能变成了 1-3-2 步骤如下：
A首先进入synchronized，由于instance为null,所以它执行instance = new SingletonDemo()；然后线程 A执行1->JVM先画出了一些分配给SingletonDemo实例的空白内存，并赋值给instance在还没有进行第三步（将instance引用指向内存空间）的时候，恰好发生了线程切换 ，切换到了线程B上，如果此时线程B也执行getSingletonDemo()方法，那么线程B 在执行第一个判断是会发现instance!=null，所以直接返回了instance，而此时的instance是没有初始化的。并发编程中主要的问题就是可见性问题， 原子性问题，有序性问题。本文介绍了这三种问题的发生原因，以及发生的场景。
码农飞哥 认证博客专家 Elasticsearch Redis MySQL 一枚讯飞搬砖的程序猿分享新技术的学习，主业是Java领域，熟悉MySQL,高并发，Redis等技术栈。对Python也有一定的了解整理工作中碰到问题感谢您的关注