一分钟理解:为什么都说i++不安全?

本文通过示例代码解释了在多线程环境下,使用i++操作可能导致的结果不准确问题。原因是CPU缓存的非同步写回主内存,导致并发更新时的数据竞争。线程安全问题在并发编程中至关重要,理解这一概念有助于避免并发错误。

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江湖人都在传说,i++操作在多线程并发执行场景下不安全!!!Why?

一、示例                                            

那么我们来看如下代码:

int i = 0;
int num = 10000;
public void addCount(){
    List<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
    for (int j = 0; j < num; j++) {
        Thread t = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                i ++;
            }
        });
        list.add(t);
    }
    for (Thread t:list) {
        t.start();
    }
    for (Thread t:list) {
        try {
            t.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    System.out.println("执行结果:i="+i);
}
执行结果:i=9998

通常情况,结果 i 小于10000。
 

二、原因分析                                     

首先,我们要理解 i++的真实语法~

get ii = i + 1set i

没错!!!这才是CPU在执行 i++时的真实语法结构!

然后,我们来看一张丑图

我们知道,在CPU内核中,存在一块高速缓冲区,简单理解为CPU缓存。多核CPU中每一个内核都拥有自己独立的缓冲区。

破案:当多线程并发执行 i++时,如图:两个CPU分别执行两个线程,CPU1与CPU2并行执行时,同时从主内存获取到 i=0,两边同时进行+1操作并写回,导致最终结果 i 等于1而不是2。

如 i++语法所示,只要在线程1执行第三步前,其他线程通过另外的CPU从主内存获取的 i 一定是0,那么便会导致错误。

三、最后                                            

实际情况,就算线程1执行完第三步,其他线程通过另外的CPU从主内存也不一定能取得最新的 i 值。

因为,CPU缓存并不是同步实时写回主内存的!

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若文中有任何错误,烦请指正~ 

如有疑惑,也欢迎一起探讨!

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