Java多线程i++线程安全问题,volatile和AtomicInteger解释?
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Java多线程i++线程安全问题,volatile和AtomicInteger解释?

在Java多线程中,i++和i--是非线程安全的。
例子:

public class PlusPlusTest {

    public static void mainString[] args throws InterruptedException {
        Num num = new Num;
        ThreadA threadA = new ThreadAnum;
        ThreadB threadB = new ThreadBnum;
        threadA.start;
        threadB.start;
        Thread.sleep200;
        System.out.printlnnum.count;
    }
}

class ThreadA extends Thread {
    private Num num;

    public ThreadANum num {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void run {
        for int i = 0; i < 1000; i++ {
            num.count++;
        }
    }
}

class ThreadB extends Thread {
    private Num num;

    public ThreadBNum num {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void run {
        for int i = 0; i < 1000; i++ {
            num.count++;
        }
    }
}

class Num {
    int count = 0;

    public Num {
    }
}

以上代码输出结果基本上不是2000,会比2000小。

原因:

在线程A中,i++的过程为:
temp1 = i; temp2 = temp1 + 1; i = temp2;
在线程B中,i++的过程为:
temp3 = i; temp4 = temp3 + 1; i = temp4;

在i=0的时候,线程A和B同时读取i=0。
线程A执行++后,i被修改成1。
线程B执行++后,i被修改,但还是1。

问:这样的解释对么?


想到把count变量申明为volatile,但是:

即使把count申明为volatile,输出的结果也不是2000,请问为什么?

class Num {
    volatile int count = 0;

    public Num {
    }
}


最后

把count变量包装成AtomicInteger之后,输出的结果为2000,正确,这又是为什么?

因为volatile不保证操作的原子性,i++这种操作并不是原子操作。

问:这样的解释对么?

其实不是很妥当,i++的操作应该没有那么麻烦,读值是指读到CPU
出现错误,执行顺序如下:

  1. 线程1读到i的值为0

  2. 线程2也读到i的值为0

  3. 线程1执行了+1操作,将结果值1写入到内存,

  4. 线程2执行了+1操作,将结果值1写入到内存。

即使把count申明为volatile,输出的结果也不是2000,请问为什么?

volatile只能保证可见性,就是说实时读到i的最新值,但不能保证原子性,即上述执行顺序完全允许出现。这个还可以参考我关于这个问题的回答:https://segmentfault.com/q/10...

把count变量包装成AtomicInteger之后,输出的结果为2000,正确,这又是为什么?

AtomicInteger是原子的int,这个是由Java实现的,大概理解下源码:

 /**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the previous value
     */
    public final int getAndIncrement {
        for ;; {
            int current = get;
            int next = current + 1;
            if compareAndSetcurrent, next
                return current;
        }
    }
    
    public final boolean compareAndSetint expect, int update {
        return unsafe.compareAndSwapIntthis, valueOffset, expect, update;
    }

重点是compareAndSet,这个方法会判断currenti的值是否满足条件:此时i的值是否和current相等,满足条件了直接退出循环,不然再++一遍,直到正常。
compareAndSet方法是由Java的unsafe实现的,这个应该很底层了,都是native方法,我也没研究过。不过,一般程序员是不会接触到unsafe编程的。

volatile只能保证可见性,即别人修改了之后你立马能读到,但是你改的时候别人也可以改。
AtomicInteger是基于CAS(Compare And Swap)的。

CAS有3个操作数,内存值V,旧的预期值A,要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值V修改为B,否则什么都不做。 两个问题: (1)CAS算法仍然可能会出现冲突,例如A、B两个线程,A已经进入写内存但未完成,此时A读取到的副本且读取成功,AB两个线程同时进入写内存操作,必然会造成冲突。 CAS算法本质并非完全无锁,而是把获得锁和释放锁推迟至CPU原语实现,相当于尽可能的缩小了锁的范围;直接互斥地实现系统状态的改变,它的使用基本思想是copy-on-write——在修改完对象的副本之后再用CAS操作将副本替换为正本。 (2)ABA问题,若其中一个线程修改A->B->A,另外一个线程仍然读取到A,虽然值是预期值,但并不能说明该内存值没有变化。

懒的写答案了,给一个非常好的文章Java并发编程:volatile关键字解析

volatile保证每次得到的数据是最新的(从内存中读取),i++; --> i=i+1; 如果执行到i+1没有赋值给i的话,就无法保证另个线程得到的数据是最新的,后面那个是原子操作,所以能够保证i=这一定会执行

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