AtomicInteger 增量未按预期运行

Question

我正在阅读有关 AtomicInteger 以及它的操作如何是原子的以及这些属性如何使其对多线程有用。

我编写了以下程序来测试它。

我预计集合的最终大小应该是 1000，因为每个线程循环 500 次，并且假设每次线程调用 getNext() 它应该得到一个唯一的数字。

但输出总是小于 1000。我在这里缺少什么？

public class Sequencer {

private final AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);

public int getNext(){
    return i.incrementAndGet();
}

public static void main(String[] args) {

    final Sequencer seq = new Sequencer();

    final Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<500; i++)
                set.add(seq.getNext());

        }
    },"T1");
    t1.start();


    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i=0; i<500; i++)
                set.add(seq.getNext());

        }
    },"T2");

    t2.start();

    try {
        t1.join();
        t2.join();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    System.out.println(set.size());

}

}

Answer 1

您错过了 HashSet 不是线程安全的。此外，集合的属性会删除所有重复的数字，因此如果 AtomicInteger 不是线程安全的，您的测试将失败。

尝试改用ConcurrentLinkedQueue。

编辑：因为它被问了两次：使用同步集是可行的，但它破坏了使用像原子类这样的无锁算法背后的想法。如果在上面的代码中将集合替换为同步集合，则每次调用 add 时线程都必须阻塞。

这将有效地将您的应用程序减少到单线程，因为唯一完成的工作是同步发生的。实际上它甚至会比单线程慢，因为synchronized 也会造成损失。因此，如果您想实际使用线程，请尽量避免使用synchronized。

Answer 2

HashSet 不是线程安全的，所以你会遇到问题。如果你非常需要使用 HashSet，你可以使用 Vector 或任何线程安全的集合类，或者顺序运行两个线程。

t1.start();
t1.join();

t2.start();
t2.join();

Answer 3

正如几个答案中提到的，由于 HashSet 不是线程安全的，它失败了。

首先，为了您的测试，让我们验证 AtomicInteger 确实是线程安全的，然后继续查看您的测试失败的原因。稍微修改你的测试。使用两个哈希集，每个线程一个。最后，在连接之后，通过迭代第二个集合并将其添加到第一个集合中，将第二个集合合并到第一个集合中，这将消除重复项（设置属性）。然后对第一组进行计数。 计数将是您所期望的。这证明是HashSet不是线程安全的，不是AtomicInteger。

那么让我们看看哪些方面不是线程安全的。你正在做 onlyf add()s，所以显然 add() 是不是线程安全的操作，导致数字丢失。让我们看一个会丢失数字的伪代码非线程安全 HashMap add() 示例（这显然不是它的实现方式，只是试图说明它可能是非线程安全的一种方式）：

class HashMap {
 int valueToAdd;
 public add(int valueToAdd) {
   this.valueToAdd = valueToAdd;
   addToBackingStore(this.valueToAdd);
 }
}

如果多个线程调用add()，并且在改变this.valueToAdd后都到达addToBackingStore()，则只添加valueToAdd的最终值，所有其他值都被覆盖并丢失。

您的测试中可能发生了类似的情况。

Answer 4

尝试使用同步的集合以这种方式进行。

public class Sequencer {

    private final AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);

    public static void main(String[] args) {

        final Sequencer seq = new Sequencer();

        final Set<Integer> notSafe = new HashSet<Integer>();
        final Set<Integer> set = Collections.synchronizedSet(notSafe);
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 500; i++)
                    set.add(seq.getNext());

            }
        }, "T1");
        t1.start();


        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 500; i++)
                    set.add(seq.getNext());

            }
        }, "T2");

        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(set.size());

    }

    public int getNext() {
        return i.incrementAndGet();
    }
}