面试题：什么是 Java 中的原子性、可见性和有序性？

在 Java 并发编程中，原子性（Atomicity）、可见性（Visibility） 和 有序性（Ordering） 是三个核心概念，它们共同保证了多线程环境下程序的正确性。以下是它们的详细解释：

1. 原子性（Atomicity）

原子性是指一个操作是不可分割的，要么全部执行成功，要么全部不执行，不会出现部分执行的情况。

关键点：

单个操作：对于单个变量的读写操作，Java 保证是原子的（如 int、boolean 等基本类型的读写）。
复合操作：对于多个操作组合（如 i++），Java 不保证原子性，需要额外同步机制（如 synchronized 或 Atomic 类）。

如何保证原子性：

使用 synchronized 关键字。
使用 java.util.concurrent.atomic 包中的原子类（如 AtomicInteger）。
使用锁（如 ReentrantLock）。

2. 可见性（Visibility）

可见性是指一个线程对共享变量的修改，能够及时被其他线程看到。

关键点：

线程缓存：每个线程有自己的工作内存，可能会缓存共享变量的副本，导致其他线程看不到最新的值。
内存屏障：通过内存屏障（如 volatile、synchronized）强制刷新线程的工作内存，保证可见性。

如何保证可见性：

使用 volatile 关键字。
使用 synchronized 关键字。
使用 java.util.concurrent 包中的工具类（如 Atomic 类）。

3. 有序性（Ordering）

有序性是指程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。但在多线程环境下，由于指令重排序（编译器或处理器优化），代码的执行顺序可能会被打乱。

关键点：

指令重排序：为了提高性能，编译器和处理器可能会对指令进行重排序。
Happens-Before 规则：Java 内存模型（JMM）定义了一系列规则，保证某些操作的有序性。

如何保证有序性：

使用 volatile 关键字（禁止指令重排序）。
使用 synchronized 关键字。
使用 final 关键字（保证构造函数的初始化顺序）。

三者的关系

原子性：关注操作的不可分割性。
可见性：关注线程间数据的及时更新。
有序性：关注代码的执行顺序。

它们共同作用，确保多线程程序的正确性。

示例：综合应用

以下是一个综合示例，展示了如何通过 volatile 和 synchronized 保证原子性、可见性和有序性：

public class ConcurrencyExample {
    private volatile boolean flag = false; // 保证可见性和有序性
    private int counter = 0; // 需要同步保证原子性

    public void writer() {
        counter = 42; // 操作 1
        flag = true;  // 操作 2
    }

    public void reader() {
        if (flag) { // 操作 3
            System.out.println("Counter: " + counter); // 操作 4
        }
    }

    public synchronized void increment() {
        counter++; // 保证原子性
    }

    public static void main(String[] args) {
        ConcurrencyExample example = new ConcurrencyExample();

        Thread writerThread = new Thread(() -> {
            example.writer();
        });

        Thread readerThread = new Thread(() -> {
            example.reader();
        });

        writerThread.start();
        readerThread.start();

        // 等待线程执行完成
        try {
            writerThread.join();
            readerThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}