为什么i ++不是原子的？

Question

为什么i ++不是原子的？

为什么i++Java中没有原子？

为了更深入地了解Java，我试图计算线程循环执行的频率。

所以我用了一个

private static int total = 0;

在主要班级。

我有两个主题。

• 线程1：打印 System.out.println("Hello from Thread 1!");

• 线程2：打印 System.out.println("Hello from Thread 2!");

并且我计算由线程1和线程2打印的线。但是线程1的线+线程2的线与打印出的总线数不匹配。

这是我的代码：

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.logging.Level;import java.util.logging.Logger;public class Test {

    private static int total = 0;
    private static int countT1 = 0;
    private static int countT2 = 0;
    private boolean run = true;

    public Test() {
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        newCachedThreadPool.execute(t1);
        newCachedThreadPool.execute(t2);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        }
        catch (InterruptedException ex) {
            Logger.getLogger(Test.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }
        run = false;
        try {
            Thread.sleep(1000);
        }
        catch (InterruptedException ex) {
            Logger.getLogger(Test.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }
        System.out.println((countT1 + countT2 + " == " + total));
    }

    private Runnable t1 = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            while (run) {
                total++;
                countT1++;
                System.out.println("Hello #" + countT1 + " from Thread 2! Total hello: " + total);
            }
        }
    };

    private Runnable t2 = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            while (run) {
                total++;
                countT2++;
                System.out.println("Hello #" + countT2 + " from Thread 2! Total hello: " + total);
            }
        }
    };

    public static void main(String[] args) {
        new Test();
    }}

Answer 1

i++在Java中可能不是原子的，因为原子性是一个特殊的要求，在大多数用途中都不存在i++。该要求具有显着的开销：使增量操作成为原子的成本很高;&nbsp;它涉及在普通增量中不需要存在的软件和硬件级别的同步。您可以将i++应该设计和记录的参数设置为专门执行原子增量，以便使用执行非原子增量i = i + 1。但是，这会破坏Java，C和C ++之间的“文化兼容性”。同样，它会删除一个方便的符号，熟悉类C语言的程序员认为这是理所当然的，赋予它一个特殊的含义，仅适用于有限的情况。基本的C或C ++代码就像for (i = 0; i < LIMIT; i++)转换为Java一样for (i = 0; i < LIMIT; i = i + 1);&nbsp;因为使用原子是不合适的i++。更糟糕的是，程序员从C语言或其他类C语言到Java都会使用i++，导致不必要地使用原子指令。即使在机器指令集级别，由于性能原因，增量类型操作通常也不是原子的。在x86中，必须使用特殊指令“lock prefix”来使inc指令成为原子：出于与上述相同的原因。如果inc总是原子的，那么当需要非原子公司时，它永远不会被使用;&nbsp;程序员和编译器会生成加载，添加1和存储的代码，因为它会更快。在一些指令集架构中，没有原子inc或根本没有inc;&nbsp;要在MIPS上执行原子公司，你必须编写一个使用lland&nbsp;sc：load-linked和store-conditional&nbsp;的软件循环。加载链接读取单词，如果单词未更改，则store-conditional存储新值，否则失败（检测到并导致重新尝试）。

Answer 2

i++ 涉及两个操作：读取当前值 i递增值并将其分配给 i当两个线程i++同时对同一个变量执行时，它们可能都获得相同的当前值i，然后递增并设置为i+1，因此您将获得单个增量而不是两个。示例：int i = 5;Thread 1 : i++;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;// reads value 5Thread 2 : i++;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;// reads value 5Thread 1 : // increments i to 6Thread 2 : // increments i to 6&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;// i == 6 instead of 7

Answer 3

为什么i ++在Java中不是原子的？让我们将增量操作分解为多个语句：线程1和2：从内存中获取总值将1添加到值写回内存如果没有同步，那么让我们说线程1读取值3并将其增加到4，但是没有写回来。此时，发生上下文切换。线程2读取值3，递增它并发生上下文切换。虽然两个线程都增加了总值，但仍然是4 - 竞争条件