什么是线程安全

多线程执行某段代码，不对这段代码进行同步处理、线程间的协调，程序运行的结果仍与预期一致，这就是线程安全。

多线程编程的三个核心概念

• 原子性: 同数据库事务的原子性，一些操作要么全部成功，要么全部失败，经典的例子就是银行转账。
• 可见性：多线程并发访问共享变量时，某个线程对共享变量的更新，其他线程能立即看到这个更新。

现代的计算机都有几层缓存，一个变量在多个线程*享，每个线程都会对这个变量进行缓存，某个线程内部更新该变量会立即更新缓存，但不会立即更新主内存，这使得其他线程无法立即观察到这个更新变化。

• 顺序性: 指程序顺序执行代码中的操作。

编译器、处理器会对代码的执行顺序进行优化，以提高处理速度。因此程序实际的执行顺序可能与代码中的不一样，但编译器、处理器保证结果是一样的。

如何保证原子性

使用synchronized、ReentrantLock作用于一段代码，同一时刻只能有一个线程能进入这段代码，保证了原子性、可见性、顺序性。使用synchronized、ReentrantLock的性能较差，因为一个线程占有锁，其他线程会阻塞，线程的挂起和唤醒会降低处理速度。

使用AtmoicInteger、AtmoicLong、AtmoicReference，底层使用CAS（compare and swap）。

如何保证可见性

使用synchronized、ReentrantLock作用于一段代码，同一时刻只能有一个线程能进入这段代码，保证了原子性、可见性、顺序性。使用synchronized、ReentrantLock的性能较差，因为一个线程占有锁，其他线程会阻塞，线程的挂起和唤醒会降低处理速度。

java使用volatile关键字来保证可见性。被volatile修饰的变量，当被某个线程更新时，会立即更新主内存，并将该变量的所有缓存设置为无效。其他线程想要获取该变量必须访问主内存。

如何保证顺序性

编译器、处理器会对代码的执行顺序进行优化，以提高处理速度。因此程序实际的执行顺序可能与代码中的不一样，但编译器、处理器保证结果是一样的。在单线程程序下结果是正确的，但在多线程下有可能不正确。

使用volatile可以一定程度上保证顺序性。
使用synchronized、ReentrantLock作用于一段代码，同一时刻只能有一个线程能进入这段代码，保证了原子性、可见性、顺序性。使用synchronized、ReentrantLock的性能较差，因为一个线程占有锁，其他线程会阻塞，线程的挂起和唤醒会降低处理速度。

如何实现线程安全

• 互斥同步: 使用synchronized、ReentrantLock作用于一段代码，同一时刻只能有一个线程能进入这段代码，保证了原子性、可见性、顺序性。
• 非阻塞同步： CAS（compare and swap）是非阻塞同步的计算机指令， 它有三个操作数，内存位置、旧的预期值、新值，当内存位置的值与旧的预期值相等时才将新值存入内存位置。对于ABA问题，可使用AtomicStampedReference，通过引入版本号解决。
• 无同步: 使用ThreadLocal将共享变量的可见性限制在线程内部，每个线程维护一个共享变量的副本，线程间相互隔离，不再争用数据。