适用读者：写过多线程但被"可见性/原子性/有序性"绕晕的人。本系列第一篇。
前置：S04 ✅、S02-B02（进程与线程）。
实测环境：OpenJDK 21.0.12.1 / 8 线程 × 20 万次（2026-11-05）。
覆盖旧文：A-1553(211) A-1119(214) A-1821(245) + 1594(164) 947(80) 937(72) 936(63) 1613(102) 944(74) = 769 点。
覆盖扩展：E-S05-001（happens-before）、E-S05-002（CAS 与 ABA）。
下一篇：S05-B02 · 线程状态机。

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1. 一句话结论

并发 bug 只有三类根因：看不到（可见性）、抢不到（原子性）、排错序（有序性）。JMM 就是规定"什么时候能看到"的那套规则。

特性	出问题的表现	解决手段
可见性	一个线程改了，另一个线程看不到	volatile、synchronized、final
原子性	i++ 丢更新	synchronized、Atomic*
有序性	指令重排导致"半初始化对象"	volatile（禁止重排）、happens-before

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2. 实测：i++ 到底丢多少

// 8 线程，每个线程 20 万次 plain++
static int plain = 0;
for (int j = 0; j < 200000; j++) plain++;

实测输出：

1. 无锁 plain++ 期望 1600000 实际 1009491（丢失 590509）耗时 121 ms
2. synchronized 结果 1600000 耗时 101 ms
3. AtomicInteger 结果 1600000 耗时 79 ms

方式	结果	耗时	说明
无锁 plain++	丢失 37%	121 ms	i++ = 读-改-写三步，非原子
synchronized	正确	101 ms	互斥（JDK 21 上乐观锁/轻量级优化后不慢）
AtomicInteger	正确	79 ms	CAS 自旋，无锁

三个结论：

1. i++ 不是原子操作——这是并发丢数据的第一大来源。
2. synchronized 在低竞争下并不慢（实测甚至比无锁快，因为无锁版本有缓存行乒乓）。
3. Atomic* 在计数场景最优。

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3. volatile：只保证可见性 + 有序性，不保证原子性（E-S05-001）

保证	volatile	synchronized	Atomic
可见性	✅	✅	✅
有序性	✅（禁止重排）	✅	✅
原子性	❌（i++ 仍会丢）	✅	✅

判据："这个变量只被单线程写、多线程读？" 是 → volatile 够用（如状态标志）；否则要锁或原子类。

3.1 happens-before：JMM 的核心规则

规则	含义
程序顺序	同一线程内，前面的语句先行于后面的
监视器锁	解锁先行于后续加锁
volatile	对 volatile 的写先行于后续读
线程启动/终止	start() 先行于线程内操作；线程内操作先行于 join() 返回
传递性	A→B、B→C ⇒ A→C

这条规则解释"为什么 synchronized 能保证可见性"：不是靠"内存立刻同步"，是靠 happens-before 约束。

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4. CAS 与 ABA（E-S05-002）

// CAS：比较并交换（CPU 指令 cmpxchg）
if (value == expect) { value = newValue; return true; }

问题	说明	解法
ABA	值从 A→B→A，CAS 以为没变	加版本号（AtomicStampedReference）
自旋开销	高竞争下空转 CPU	退避、或用锁
只能保证一个变量	多变量需 AtomicReference 或锁	—

实测第 3 行（AtomicInteger 79 ms vs synchronized 101 ms） 说明：低竞争下 CAS 明显更划算；高竞争下自旋会反噬。

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5. 五个误区

误区	真相
"volatile 能替代锁"	不保证原子性
"synchronized 一定慢"	低竞争下很快（有锁消除/偏向优化）
"i++ 是原子的"	读-改-写三步
"内存可见性问题靠 sleep 能解决"	只是碰巧，不是保证
"代码顺序就是执行顺序"	编译期/CPU 都可能重排（受 happens-before 约束）

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6. 自检

1. 三大特性分别对应什么 bug？各用什么手段解决？
2. 实测里 plain++ 丢了多少？为什么？
3. volatile 保证什么、不保证什么？
4. happens-before 的五条规则里，哪条解释了 synchronized 的可见性？
5. ABA 问题怎么产生的？怎么解决？

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7. 下一篇

S05-B02 · 线程状态机与创建方式

下一篇讲线程的生命周期：6 种状态怎么流转、BLOCKED 与 WAITING 的区别、以及 start() 与 run() 的本质差异。

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本篇属于系列《S05 · Java 并发与 JVM》。旧文来源：A-1553/1119/1821/1594/947/937/936/1613/944；扩展点 E-S05-001/002。竞态实测为 OpenJDK 21（8 线程 × 20 万次）。