2024-03-23  阅读(41)
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在多线程环境下 i++ 不是线程安全的,主要原因是因为 i++ 不是原子性的。该操作实际上是由三步组成:

  1. 读取变量 i 的当前值
  2. 执行 i + 1 操作
  3. 将新值写回变量 i

假如有两个线程都执行 i++ 的操作,他们可能会发生如下情况:

  1. 线程 A 读取变量 i 的当前值,比如是 5。
  2. 线程 A 计算 i + 1,得到 6。
  3. 在线程 A 完成写回 i 之前,线程 B 也读取变量 i 的当前值(仍然是 5,因为线程 A 尚未更新它)。
  4. 线程 A 将其计算结果 6 写回变量 i
  5. 线程 B 也将其计算结果(也是 6,因为它是基于 i 原来的值 5 计算的)写回变量 i

i++ 执行被执行了两次,理论上值应该等于 7,但事实其值等于 6。为了防止这种情况,我们需要保证 i++ 的操作是原子性的,目前有三种方法来实现:

  1. 使用 synchronized
  2. 使用 ReentrantLock
  3. 使用 AtomicInteger

使用 synchronized

i++ 操作放在 synchronized 代码块中,可以确保同一时间只有一个线程在执行这个操作。

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

使用 ReentrantLock

ReentrantLock 采取了和 synchronized 一样的锁机制,保证同一时间只有一个线程在执行这个操作。相比 synchronized ,ReentrantLock 提供了更加灵活的锁机制。

public class Counter {
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private int count = 0;

    public void increment() {
        // 获取锁
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

使用 AtomicInteger

AtomicInteger 是一个提供原子操作的 int 值的线程安全类。它允许我们在多线程环境中执行诸如递增、递减、加法、减法等操作,而无需使用 synchronized 或其他锁机制。AtomicInteger 是通过使用底层的非阻塞硬件原语(如 CAS - Compare-And-Swap)来实现线程安全的。

public class Counter {
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }
}

最后

使用 volatile 是无法保证 i++ 线程安全的,所以回答时千万不要答 volatile,我在面试的时候如果朋友有人回答使用 volatile,我会返过来再深究你一波 volatile、synchronized、Lock、CAS,如果你对并发不熟悉的话会死得很惨。

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