如何保证多线程下 i++ 结果正确？

原创于 2025-01-24 09:37:08 发布 · 366 阅读

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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：

读取变量 i 的当前值
执行 i + 1 操作
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：

线程 A 读取变量 i 的当前值，比如是 5。
线程 A 计算 i + 1，得到 6。
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）。
线程 A 将其计算结果 6 写回变量 i。
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：

使用 synchronized
使用 ReentrantLock
使用 AtomicInteger

使用 synchronized

将 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();
    }
}