非同步 i++ 是否重叠？答案

【问题标题】：Do non-synchronized i++ overlap?非同步 i++ 是否重叠？
【发布时间】：2023-03-30 18:44:01
【问题描述】：

试图获得 Java 多线程基础知识我遇到了一个我无法理解的案例。社区，请分享您的经验为什么会这样：我有一个 Runnable：

class ImproperStateWorker implements Runnable {
    private int val = 0;
    @Override
    public void run() {
        //Where are missing ticks?
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    val++;
                    Thread.yield();
                    val++;
        }
        showDataState();
    }

    public void showDataState() {
        System.out.print(Thread.currentThread() + " ; ");
        System.out.println(val);
    }
}

通过以下方式启动：

public class ImproperState {
public static void main(String[] args) {
    ImproperStateWorker worker = new ImproperStateWorker();
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        Thread thread = new Thread(worker);
        thread.start();
    }
}

}

我知道这个想法是通过使用synchronized() {...} 等使两个增量操作成为原子操作。但我对以下内容感到困惑：为什么运行这两个 Runnables（不同步）不会产生 4000（每个任务 1000 x 2 增量）的一致结果？不管上下文如何在两个任务之间切换，我希望这些任务每个都执行 2000 个增量，我不在乎顺序是什么。

但是，程序输出大约为 3.5K。我能想到的唯一想法是出现“缺失”增量，因为其中一些是同时产生的，因此从两个线程调用的val++ 实际上将值增加了 1。但这是一个非常模糊的假设。感谢您分享您的经验。

【问题讨论】：

执行回答：是的
详细说明，i++ 由read、increment、assign 步骤组成。有很多重叠的机会。

标签： java multithreading atomic context-switch

【解决方案1】：

您的代码中有竞争条件。考虑以下可能的交错：

线程 1：读取 val → 0
线程 1：递增 0 → 1
线程 1：写入 val ← 1
线程 1：读取 val → 1
线程 1：递增 1 → 2
线程 1：写入 val ← 2
线程 2：读取 val → 2
线程 2：增量 2 → 3
线程 2：写入 val ← 3
线程 2：读取 val → 3
线程 2：增量 3 → 4
线程 2：写入 val ← 4
结束状态：val == 4

一切都很好。但是，考虑一下这种同样可能的交错：

线程 1：读取 val → 0
线程 2：读取 val → 0
线程 1：增量 0 → 1
线程 2：递增 0 → 1
线程 1：写入 val ← 1
线程 2：写入 val ← 1
线程 1：读取 val → 1
线程 2：读取 val → 1
线程 1：递增 1 → 2
线程 2：增量 1 → 2
线程 1：写入 val ← 2
线程 2：写入 val ← 2
结束状态：val == 2

哎呀！

在您的问题中编写的代码中，结果可以是2000 和4000 之间的任何东西。

解决此问题的一种方法是将AtomicInteger 与AtomicInteger.getAndIncrement() 或AtomicInteger.incrementAndGet() 一起使用（在您的情况下，忽略返回值并不重要；后缀val++ 的正确等效项是val.getAndIncrement()) 改为这样（你只需要更改三个地方，不包括import。）：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

class FixedStateWorker implements Runnable {
    private AtomicInteger val = new AtomicInteger();
    //      ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑       ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            val.getAndIncrement();
            //  ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑
            Thread.yield();
            val.getAndIncrement();
            //  ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑
        }
        showDataState();
    }
}

【讨论】：

【解决方案2】：

您有两个相互作用的问题。一个是已经提到的竞争条件，另一个是共享变量更改线程之间缺乏可见性。您必须使用一些并发习语来解决这两种情况。

【讨论】：