如果两个不同步的线程将一个计数器增加 X 次，总的结果会小于 X 吗？

Question

我在一个紧密循环中有两个不同步的线程，将全局变量递增 X 倍 (x=100000)。

全局的正确最终值应该是 2*X，但由于它们是不同步的，所以它会更小，根据经验，它通常只是略高于 X

但是，在所有测试运行中，global 的值从未低于 X。

最终结果有可能小于x（小于100000）吗？

public class TestClass {
    static int global;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread( () -> {  for(int i=0; i < 100000; ++i) {     TestClass.global++;  }  });
        Thread t2 = new Thread( () -> { for(int i=0; i < 100000; ++i) {     TestClass.global++;  }  });
        t.start(); t2.start();
        t.join(); t2.join();
        System.out.println("global = " + global);
    }
}

Answer 1

想象一下以下场景：

• 线程A从global读取初始值0
• 线程 B 对global 执行 99999 次更新
• 线程 A 将 1 写入 global
• 线程 B 从 global 读取 1
• 线程 A 在 global 上执行其剩余的 99999 次更新
• 线程 B 将 2 写入 global

然后，两个线程都完成了，但结果值是2，不是2 * 100000，也不是100000。

请注意，上面的示例只是使用了错误的时序，没有让任何线程感知到另一个线程的读取或写入乱序（在没有同步的情况下是允许的），也没有丢失更新（这也是允许的）在这里）。

换句话说，当global 变量被声明为volatile 时，上面显示的场景甚至是可能的。

推理读写及其可见性是一个常见的错误，但隐含地假设执行线程代码的特定时间。但不能保证这些线程以相似的指令时序并行运行。

但这可能仍会在您的测试场景中发生，因此它们不会揭示其他可能的行为。此外，某些合法行为可能永远不会发生在特定硬件或特定 JVM 实现上，而开发人员仍然必须对此负责。优化器用global += 100000 的等价物替换递增循环可能很好，这在这样的测试中很少表现出中间值，但是在循环体中插入一些其他重要的操作可能会完全改变行为。