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

Question

在Java多线程中，i++和i--是非线程安全的。
例子：

public class PlusPlusTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Num num = new Num();
        ThreadA threadA = new ThreadA(num);
        ThreadB threadB = new ThreadB(num);
        threadA.start();
        threadB.start();
        Thread.sleep(200);
        System.out.println(num.count);
    }
}

class ThreadA extends Thread {
    private Num num;

    public ThreadA(Num 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 ThreadB(Num 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？

Answer 1

volatile は操作のアトミック性を保証しないため、i++ この操作はアトミック操作ではありません。

Answer 2

Q: この説明は正しいですか?

は実際にはあまり適切ではありません。i++ の操作は、CPU の読み取りを指します。 エラーが発生しました。実行シーケンスは次のとおりです:

1. は、线程1 の値が i、0

   であることを読み取ります。

2. は、线程2 の値が i、0

   であることも読み取ります。

3. は 线程1 操作を実行し、結果の値 +1 をメモリ 1

   に書き込みました。

4. は 线程2 操作を実行し、結果の値 +1 をメモリに書き込みます。 1

count を volatile として宣言しても、出力結果が 2000 になりません。なぜですか?

は可視性のみを保証できます。つまり、volatile の最新の値をリアルタイムで読み取ることができますが、アトミック性、つまり上記の実行シーケンスの発生が完全に許可されることは保証できません。この質問に対する私の回答も参照できます: https://segmentfault.com/q/10...i

count 変数を AtomicInteger にラップすると、出力結果は 2000 になりますが、これはなぜですか?

はアトミック AtomicInteger によって実装されています。ソース コードを大まかに理解しましょう。 リーリー int 重要な点は Java です。このメソッドは、

と

の値が条件を満たしているかどうかを判断します。条件が満たされている場合は、ループを直接終了します。 、正常になるまで compareAndSet() が繰り返されます。 currenti は 此时i的值是否和current相等 によって実装されています。これはすべて 再++ メソッドであるはずですが、私はそれらを勉強していません。ただし、平均的なプログラマは
プログラミングに触れることがありません。 compareAndSet方法

Answer 3

Volatile は可視性のみを保証できます。つまり、他の人が変更した直後にそれを読み取ることができますが、あなたが変更したときに他の人もそれを変更する可能性があります。
AtomicInteger は CAS (Compare And Swap) に基づいています。

CAS には、メモリ値 V、古い期待値 A、および変更される新しい値 B の 3 つのオペランドがあります。期待値 A とメモリ値 V が同じである場合に限り、メモリ値 V を B に変更します。そうでない場合は何も行いません。 2 つの問題: (1) CAS アルゴリズムは依然として競合する可能性があります。たとえば、2 つのスレッド A と B の間で、A は書き込みメモリに入りましたが、この時点ではコピーが完了しておらず、読み取りは成功しています。 2 つのスレッド AB が同時にメモリ書き込み操作を開始すると、必然的に競合が発生します。 CAS アルゴリズムの本質は完全にロックフリーではありませんが、CPU プリミティブが実装されるまでロックの取得と解放を延期します。これは、ロックの範囲を可能な限り狭め、ロックの変更を直接実現することに相当します。その使用の基本的な考え方は、コピーオンライトです。オブジェクトのコピーを変更した後、CAS 操作を使用してコピーをオリジナルに置き換えます。 (2) ABA の問題。一方のスレッドが A->B->A を変更しても、もう一方のスレッドは依然として A を読み取ります。値は期待値ですが、メモリ値が変更されていないことを意味するわけではありません。

Answer 4

私は答えを書くのが面倒です。これは非常に良い記事です: Java での同時プログラミング: 揮発性キーワード分析

Answer 5

Volatile は、毎回取得されるデータが最新であることを保証します (メモリから読み取られます)。i++; --> i=i+1; i+1 が i に値を割り当てずに実行された場合、別のデータが得られるという保証はありません。スレッドが取得したデータは最新であり、後者はアトミック操作であるため、i = this が確実に実行されることが保証されます