并发的主要问题就是解决可见性，原子性，有序性等问题。为什么会有这三个问题呢，我们还需要从源头来解决这个问题。

硬件问题是源头

CPU、内存、IO设备，是计算机重要的组成设备。CPU的速度是最快的，其次内存的速度是大于IO设备的。为了解决这个问题，硬件工程师为了平衡三者的差异，做了以下的处理。

  1. CPU增加缓存，平衡和内存的速度差异。
  2. 操作系统通过进程和线程，分时复用CPU，均衡CPU和IO设备的差异。

  3. 优化指令的执行次序，20%的指令，在80%的时间频繁使用，80%的指令在20%的情况下偶尔会用，因此会重排指令。

    CPU缓存导致可见性问题

    CPU在单核时代，所有的线程在一个CPU上执行，CPU缓存和内存的数据一致性很容易解决。因为所有的线程操作的都是同一个缓存。线程A对缓存操作，另外一个线程一定是可见的。
    image.png
    如图所示，线程A修改了CPU中变量V的值，线程B是能够知道已经把变量V修改了的。
    一个线程对共享变量的修改，另外一个线程能够立刻看到，我们称为可见性。
    当CPU有多个核心，就会出现问题，一个线程修改了共享变量，另一个线程就不能立刻看到了。
    如图所示：image.png
    线程A在核心CPU-1上修改了变量V的值，线程B看到的是修改前的值。

    线程切换导致的原子性问题

    image.png
    Java等高级语言，一条代码需要多条指令执行，例如count += 1，至少需要三步。
    1.把值从内存加载到CPU。
    2.寄存器总执行 + 1 操作。
    3.把结果写入内存，CPU缓存。
    线程切换可能发生在任意一步，如图所示，假设A线程把0加载到寄存器，线程切换了，线程B再次把count =0加载到了寄存器，然后执行+1操作，count = 1写入内存，线程切换到A，进行+1操作，count =1 写入内存，结果就变成了1，并不是我们期望的2.
    image.png

    编译优化带来的有序性问题

    我们使用高级语言进行编码，编译器为了优化性能，可能会调整代码的执行顺序。a = 7, b = c.调整为 b = c ，a = 7 .这种没什么问题。举个简单的例子，单例模式中我们会有双重校验锁的写法。
    `public class Test2 {
    private static Test2 singleton;
    public static Test2 getSingleton() {
    if (null == singleton) {
    synchronized (Test.class) {
    if (null == singleton) {
    singleton = new Test2();
    }
    }

    1.  }<br />        return _singleton_;<br />    }<br />}<br />`<br />代码本身是没有问题的，通过加锁的方式，一个线程只能创建一个对象。问题就出在new 这个操作上，一个new操作执行逻辑是这样的：

  4. 分配内存空间。

  5. 将地址赋给内存变量。
  6. 初始化对象。

如果在第二步结束后，进行了线程切换，B线程发现singleton并不为空，但是我们的对象还没有初始化，就会发生空指针异常。

例如long类型在32位机器上进行加减都会有隐患，因为Long是64位，在32位机器上进行操作需要更多地指令，没办法保证原子性。