一道非常棘手的 Java 面試題:i++ 是線程安全的嗎?


i++ 是線程安全的嗎?

相信很多中高級的 Java 面試者都遇到過這個問題,很多對這個不是很清楚的肯定是一臉蒙逼。內心肯定還在質疑,i++ 居然還有線程安全問題?只能說自己了解的不夠多,自己的水平有限。

先來看下面的示例來驗證下 i++ 到底是不是線程安全的。

1000個線程,每個線程對共享變量 count 進行 1000 次 ++ 操作。

上面的例子我們期望的結果應該是 1000000,但運行 N 遍,你會發現總是不為 1000000,至少你現在知道了 i++ 操作它不是線程安全的了。

先來看 JMM 模型中對共享變量的讀寫原理吧。

每個線程都有自己的工作內存,每個線程需要對共享變量操作時必須先把共享變量從主內存 load 到自己的工作內存,等完成對共享變量的操作時再 save 到主內存。

問題就出在這了,如果一個線程運算完后還沒刷到主內存,此時這個共享變量的值被另外一個線程從主內存讀取到了,這個時候讀取的數據就是臟數據了,它會覆蓋其他線程計算完的值。。。

這也是經典的內存不可見問題,那么把 count 加上 volatile 讓內存可見是否能解決這個問題呢? 答案是:不能。因為 volatile 只能保證可見性,不能保證原子性。多個線程同時讀取這個共享變量的值,就算保證其他線程修改的可見性,也不能保證線程之間讀取到同樣的值然后相互覆蓋對方的值的情況。

關於多線程的幾種關鍵概念請翻閱《多線程之原子性、可見性、有序性詳解》這篇文章。

解決方案

說了這么多,對於 i++ 這種線程不安全問題有沒有其他解決方案呢?當然有,請參考以下幾種解決方案。

1、對 i++ 操作的方法加同步鎖,同時只能有一個線程執行 i++ 操作;

2、使用支持原子性操作的類,如 java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger,它使用的是 CAS 算法,效率優於第 1 種;

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