併發程式設計中往往涉及三個問題：原子性、可見性、有序性。

原子性

定義：即一個或者多個操作作為一個整體，要麼全部執行，要麼都不執行，並且操作在執行過程中不會被執行緒排程機制打斷；而且這種操作一旦開始，就一直執行到結束，中間不會有任何上下文切換。

例如轉賬問題，A向B轉1000元，該過程分解成兩個步驟：

1、A賬戶減掉1000元；

2、B賬戶增加1000元。

上述兩個步驟如果中途被打斷會造成什麼後果？A賬戶已經被扣掉1000了，但是B賬戶確沒有收到1000，這種情況肯定要禁止的。所以這2個操作必須要具備原子性才能保證不出現一些意外的問題。

在程式碼程式設計中經常使用如下語句：

1. i = 0;       //1
2. j = i ;      //2
3. i++;         //3
4. i = j + 1;   //4

分析上述四種語句，哪些是原子操作，哪些不是。

1在Java中，對基本資料型別的變數和賦值操作都是原子性操作；

2中包含了兩個操作：讀取i，將i值賦值給j

3中包含了三個操作：讀取i值、i + 1 、將+1結果賦值給i；

4中同三一樣

從上面分析中，其實可以初步總結出，語句中包含多個操作的情況，通常都不具備原子性，那麼在實際開發過程中如果只是單執行緒的話是沒問題的，但是多執行緒就很有可能得到意想不到的結果了。主要原因就是在操作過程中其它執行緒中途可能會寫入資料，導致讀取到的可能是髒資料。

要想在多執行緒環境下保證原子性，則可以通過鎖、synchronized來確保。volatile是無法保證複合操作的原子性。

可見性

定義：可見性是指當多個執行緒訪問同一個變數時，一個執行緒修改了這個變數的值，其他執行緒能夠立即看得到修改的值。

例子：

//執行緒1執行的程式碼
int i = 0;
i = 10;

//執行緒2執行的程式碼
j = i;

如果執行執行緒1的是CPU1，執行執行緒2的是CPU2。由上面的分析可知，當執行緒1執行 i = 10這句時，會先把i的初始值載入到CPU1的快取記憶體中，然後賦值為10，那麼在CPU1的快取記憶體當中i的值變為10了，卻沒有立即寫入到主存當中。此時執行緒2執行 j = i，它會先去主存讀取i的值並載入到CPU2的快取當中，注意此時記憶體當中i的值還是0，那麼就會使得j的值為0，而不是10。這就是可見性問題，執行緒1對變數i修改了之後，執行緒2沒有立即看到執行緒1修改的值。

在上面已經分析了，在多執行緒環境下，一個執行緒對共享變數的操作對其它執行緒是不可見的。

有序性

定義：即程式執行的順序按照程式碼的先後順序執行。

例子：

private int i = 0;              
private bool flag = false;
i = 1;                //語句1  
flag = true;          //語句2

從程式碼順序上看，語句1是在語句2前面的，但是JVM在真正執行這段程式碼的時候不會保證語句1一定會在語句2前面執行，因為這裡可能會發生指令重排序（Instruction Reorder）。指令重排序，一般來說，處理器為了提高程式執行效率，可能會對輸入程式碼進行優化，它不保證程式中各個語句的執行先後順序同程式碼中的順序一致，但是它會保證程式最終執行結果和程式碼順序執行的結果是一致的。

雖然處理器會對指令進行重排序，但是它會保證程式最終結果會和程式碼順序執行結果相同，那麼它靠什麼保證的呢？再看下面一個例子：
int i = 0;    //語句1
int j = 0;    //語句2
i = i + 10;   //語句3
j = i * i;    //語句4

這段程式碼有4個語句，那麼可能的一個執行順序是：
語句2 -> 語句1 -> 語句3 -> 語句4
那麼可不可能是這個執行順序：
語句2 -> 語句1 -> 語句4 -> 語句3。
不可能，因為處理器在進行重排序時是會考慮指令之間的資料依賴性，如果一個指令Instruction 2必須用到Instruction 1的結果，那麼處理器會保證Instruction 1會在Instruction 2之前執行。雖然重排序不會影響單個執行緒內程式執行的結果，但是多執行緒呢？下面看一個例子：

private boolean flag = false;
private Context context = null;
//執行緒1
context = loadContext();  //語句1
flag = true;              //語句2

//執行緒2 
while(!flag){
    Thread.sleep(1000L);
}
dowork(context);

由於線上程1中語句1、語句2是沒有依賴性的，所以可能會出現指令重排。如果發生了指令重排，執行緒1先執行語句2，這時候執行緒2開始執行，此時flag值為true，因此執行緒2繼續執行dowrk(context)，此時context並沒有初始化，因此就會導致程式錯誤。

從上面可以看出，指令重排序不會影響單個執行緒的執行，但是會影響到執行緒併發執行的正確性。

總結：要想併發程式正確地執行，必須要保證原子性、可見性以及有序性。只要有一個沒有被保證，就有可能會導致程式執行不正確。