1. 原子性
操作是原子的，则它不可被分割。从另一个线程的视角来看，它不应该看到这个操作的中间状态，只能看到两种状态：①还没开始执行 ② 已经执行结束。
在多个线程访问临界资源时，如果临界区的代码不是原子的，则一个线程执行到某个中间状态，然后被时钟中断，另一个线程接着执行，就会覆盖数据或访问到不正确的数据。
2. 可见性
由于在存储器层次结构中，更高层的数据是更低层数据的一个子集，该数据副本可能存在存储系统的不同层中。为了提高性能，高层数据写回底层并不是实时的，因此可能造成在某时刻高层数据和底层数据的不一致。
在多核cpu下，由于每个核内部都内置了cache，各个核的cache可能缓存了同一个内存地址的数据，cache之间如果没有某种机制协调，会导致数据不一致（各个线程看到相同数据的值不一样）。
当一个线程修改了共享数据后，我们希望其他线程也能看到这个改变后的结果。如果其他线程看不到这个修改后的数据，继续访问缓存的旧数据，就可能出现问题。
3. 有序性
① 哪些地方可能产生重排序？
源代码-->字节码/机器码-->存储系统-->CPU
会造成重排序的有：① 编译器 ② 存储系统 ③ CPU的执行单元。
② 为什么要重排序呢？
为了提高性能。比如更利于cpu的流水、乱序执行；cpu的异步写入store buffer；store buffer的合并写操作等。
③ 重排序会造成什么影响呢？
比如：
a = 1;
b = 2;在执行b = 2这行代码时，我们可能想当然的觉得a = 1应该已经执行完了，即我们认为在这个时刻，应该能够看到a的值是1。遗憾的是，由于重排序的存在，这一点是不能保证的。
当然，重排序也不是随便就打乱顺序的（保证As-if-serial语义），单线程下存在依赖关系的代码顺序是不能被打乱的，而在多线程下由于多个线程数据的依赖关系比较复杂，难以预测和分析，因此交给软件开发者来指明，而硬件开发者则需要提供相关指令（如内存屏障）供软件开发者使用。
总结：
只有原子性是不能保证线程安全的。就算操作原子了，其运算的结果不能让另一个线程看到，另一个线程还是读的旧值，那结果还是错误的。
但是就算有了原子性和可见性，也不能保证线程安全。我们本来期望在某行代码处能看到前面代码的运算结果，结果由于重排序，前面代码被重排到后面了。因此在此处我们看到了旧值（可见是可见了，但期望的代码排到后面了还未执行）。
因此要保证线程安全，原子性、可见性和有序性缺一不可。
来源：oschina
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