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

volatile은 연산의 원자성을 보장하지 않으므로 i++ 이 연산은 원자성 연산이 아닙니다.

Answer 2

Q: 이 설명이 맞나요?

는 사실 그다지 적절하지 않습니다. i++의 읽기 값은 CPU 를 읽는 것을 의미합니다. 오류가 발생했습니다. 실행 순서는 다음과 같습니다.

1. 은 线程1의 값이 i, 0

   이라고 읽습니다.

2. 도 线程2의 값이 i, 0

   이라고 읽습니다.

3. 이 线程1 연산을 수행하고 결과 값 +1을 메모리에 썼습니다. 1

4. 은 线程2 연산을 수행하고 결과 값 +1을 메모리에 씁니다. 1

count를 휘발성으로 선언해도 출력 결과가 2000이 아닙니다. 왜일까요?

은 가시성만 보장할 수 있습니다. 즉, volatile의 최신 값을 실시간으로 읽을 수 있다는 뜻이지만 원자성을 보장할 수는 없습니다. 즉, 위의 실행 순서가 완전히 발생하도록 허용합니다. 이 질문에 대한 내 답변을 참조할 수도 있습니다: https://segmentfault.com/q/10...i

count 변수를 AtomicInteger로 래핑한 후 출력 결과는 2000인데, 이것이 올바른 이유는 무엇입니까?

은 원자 AtomicInteger입니다. 이는 int에 의해 구현됩니다. 소스 코드를 대략적으로 이해해 보겠습니다. 으아아아 Java핵심은

입니다. 이 방법은

및 compareAndSet()의 값이 current 조건을 충족하는지 확인합니다. 그렇지 않으면 루프를 직접 종료합니다. , i가 정상이 될 때까지 반복됩니다. 此时i的值是否和current相等再++은
에 의해 구현됩니다. 이는 매우 낮은 수준이어야 합니다. 모두 compareAndSet方法 메서드이므로 연구해 본 적이 없습니다. 그러나 일반 프로그래머는 Java的unsafe 프로그래밍에 노출되지 않습니다. native

Answer 3

Volatile은 가시성만 보장할 수 있습니다. 즉, 다른 사람이 변경한 후 즉시 읽을 수 있지만 변경하면 다른 사람도 변경할 수 있습니다.
AtomicInteger는 CAS(Compare And Swap)를 기반으로 합니다.

CAS에는 3개의 피연산자, 메모리 값 V, 이전 기대 값 A, 수정될 새 값 B가 있습니다. 예상 값 A와 메모리 값 V가 동일한 경우에만 메모리 값 V를 B로 수정하고, 그렇지 않으면 아무 작업도 수행하지 않습니다. 두 가지 문제: (1) CAS 알고리즘이 여전히 충돌할 수 있습니다. 예를 들어 두 스레드 A와 B 사이에서 A는 쓰기 메모리에 진입했지만 완료하지 않았습니다. 이때 A는 복사본을 읽고 읽기가 성공합니다. 두 스레드 AB가 동시에 메모리 쓰기 작업을 시작하면 필연적으로 충돌이 발생합니다. CAS 알고리즘의 본질은 완전히 잠금이 없는 것은 아니지만 CPU 프리미티브가 구현될 때까지 잠금 획득 및 해제를 연기합니다. 이는 잠금 범위를 최대한 축소하여 시스템의 변경 사항을 직접 구현하는 것과 같습니다. 상호 배제 상태. 그 사용의 기본 아이디어는 쓰기 중 복사 - 개체의 복사본을 수정한 후 CAS 작업을 사용하여 복사본을 원본으로 대체합니다. (2) ABA 문제. 스레드 중 하나가 A->B->A를 수정하면 다른 스레드는 여전히 A를 읽습니다. 값은 예상 값이지만 메모리 값이 변경되지 않았다는 의미는 아닙니다.

Answer 4

답을 쓰기에는 너무 게으른 편입니다. 다음은 매우 좋은 기사입니다: Concurrent 프로그래밍 in Java: 휘발성 키워드 분석

Answer 5

휘발성은 매번 얻은 데이터가 최신임을 보장합니다(메모리에서 읽음). i++ --> i=i+1; i에 값을 할당하지 않고 i+1을 실행하면 다른 데이터가 최신이라는 보장이 없습니다. 스레드에서 얻은 데이터는 최신이고 후자는 원자적 연산이므로 i = this가 반드시 실행된다는 것을 보장할 수 있습니다