Java线程安全问题本质是什么导致并发访问冲突？

原创声明：作者：陈咬金、 博客地址：https://www.cnblogs.com/zh94/ 目录： 线程安全问题的本质 简单理解CPU JVM虚拟机类比于操作系统（可见性 重排序（有序性） 总结 参考链接 线程安全问题的本质 出现线程安全的问题本质是因为： 主内存和工作内存数据不一致性以及编译器重排序导致。 所以理解上述两个问题的核心，对认知多线程的问题则具有很高的意义； 简单理解CPU CPU除了控制器、运算器等器件还有一个重要的部件就是寄存器。其中寄存器的作用就是进行数据的临时存储。寄存器是cpu直接访问和处理的数据，是一个临时放数据的空间。 CPU读取指令是通过内存去读取的，读一条指令放到CPU 寄存器中，然后CPU去执行处理；所以从内存中去读取指令的速度快慢就决定了这个CPU的执行速度快慢。 无论我们的CPU怎么去升级，如果从内存读取数据的速率问题不解决的话，其CPU的执行性能也不会得到多大的提升。 为了弥补这个问题，在CPU中添加了高速缓存的机制，如ARM A11的处理器，它的1级缓存中的容量是64KB，2级缓存中的容量是8M。 通过增加CPU高速缓存的机制，如果寄存器要取内存中同一内存位置中的数据，则直接从高速缓存中读取即可，无需直接从主内存中进行读取，以此弥补服务器内存读写速度的效率问题，提高CPU的执行速率； 经过简化后的CPU与内存操作的简易图，如下图所示： JVM虚拟机类比于操作系统（可见性） JVM虚拟计算机平台就类似于一个操作系统的角色，所以在具体实现上JVM虚拟机也的确是借鉴了很多操作系统的特点； CPU在计算的时候，并不总是从内存读取数据，它的数据读取顺序优先级 是：寄存器－高速缓存－内存； JAVA中线程的工作空间（working memory）就是CPU的寄存器和高速缓存的抽象描述， Java内存模型中规定了所有的类变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的工作内存（类比于CPU的高速缓存），线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量到主内存副本拷贝， 线程对变量的所有操作（读取、赋值）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量，操作完成后再将变量写回主内存。不同线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量， 线程间变量值的传递均需要在主内存来完成。基本关系如下图： 注意：这里的Java内存模型，主内存、工作内存是一个抽象的概念与Java内存区域模型的Java堆、栈、方法区本质上不是同一层次的内存划分。 尽管Java内存模型和Java内存区域模型的划分不是一个层次的划分。“但是如果将Java内存模型中的工作内存和主内存一定要落实到对应的Java内存区域模型中时”， Java工作内存又可以被称作为栈，而主内存则对应的是Java内存区域模型中的堆；所以后续提到的线程工作内存的概念时，读者也可以直接理解为线程的栈空间即可，而主内存则直接对应到堆空间上即可； Java 内存模型对应英文为（Java Memory Model 简称为 JMM）之所以说JMM和Java内存区域模型并非一个层次的划分的原因是：JMM 本身是一个抽象的概念，并不具体存在，它所描述的是一组规范或者说规则，通过这种规则定义了 Java程序中各个变量的访问方式。 请仔细理解一下这句话“JMM的规则定义了 Java程序中各个变量的访问方式”； 那么在JAVA程序中，各个变量的访问方式是什么样的？ 在JAVA中我们常知的变量定义有：类的实例变量，静态变量；那么这几种变量的访问规则是什么样的？ 在JMM的规范中定义如下：在Java中所有的变量都是存储在主内存堆中，主内存是共享内存的区域，所有的线程都可以访问。 但线程对变量的操作(读取，赋值）则必须在线程的工作空间(栈)中执行；所以在线程的执行过程中，首先需要将变量从主内存中拷贝到自己的工作空间中，然后对变量进行操作， 操作完成后，再将变量写回主内存中。所以线程的工作空间中是不能直接操作主内存中的变量，而是操作的是主内存中的变量副本的拷贝。