Question

我在线程上遇到了这个小问题。

    int x = 0;
    add() {

      x=x+1;
    }

如果我们在多个线程中运行它，比如4个线程，则每次x = 4的最终值，或者它可以是1,2,3或4.

由于

PS 让我们说添加的原子操作是这样的，

LOAD A x
ADD A 1 
LOAD x A

然后最终结果将是4.我是对的还是我错了什么？

Answer 1

这是数据竞赛的典型例子。

现在，让我们仔细看看add（）的作用：

add()
{
   x = x + 1;
}

这转换为：

向我提供X的最新值并将其存储在我的私人工作区中
将1添加到存储在我的私有工作区中的值
将我工作区中的内容复制到我复制的内存中（可全局访问）。

现在，在我们进一步解释之前，你有一个名为context switch的东西，这是你的操作系统在不同的线程和进程之间划分处理器时间的过程。这个过程通常会给你的线程一个有限的处理器时间（在windows上大约40毫秒），然后中断工作，复制处理器在其寄存器中的所有内容（从而保留它的状态）并切换到下一个任务。这称为Round-robin task scheduling。

您无法控制何时处理中断并转移到另一个线程。

现在想象你有两个线程做同样的事情：

1. Give me the most recent value of X and store it in my private workspace
2. Add 1 to that value that is stored in my private workspace
3. Copy what I have in my workspace to the memory that I copied from (that is globally accessible).

和X等于1。

第一个线程可能会执行第一条指令并在其私有工作空间中存储X值，该值在其处理时最近 - 1.然后发生上下文切换，操作系统中断您的线程并给出控制到队列中的下一个任务，恰好是第二个线程。第二个线程还读取X的值，该值等于1.

第二个线程设法运行完成 - 它将“下载”和“上传”计算值的值加1。

操作系统再次强制进行上下文切换。

现在第一个线程在被中断的点继续执行。它仍然会认为最近的值是1，它会将该值递增1并将其计算结果保存到该内存区域。这就是数据竞争的发生方式。您希望最终结果为3，但它是2。

有许多方法可以避免此问题，例如locks/mutexes，compare and swap或atomic operations。

Answer 2

您的代码分为两个级别：

线程操作之间没有happens-before关系;
未强制执行get-and-increment的原子性。

要解决1.您可以添加volatile修饰符。这仍将使操作非原子化。为确保原子性，您可以使用（最好）AtomicInteger或synchronized（涉及锁定，不是首选）。

按照目前的情况，如果从没有参与递增的线程中读取，结果可以是 0到4之间的任何数字。

Answer 3

多线程应用程序是并发的（这是重点）。

t1: LOAD A1 x
t2: LOAD A2 x
t3: LOAD A3 x
t4: LOAD A4 x
t1: ADD A1 1 
t2: ADD A2 1 
t3: ADD A3 1 
t4: ADD A4 1 
t1: STORE x A1
t2: STORE x A2
t3: STORE x A3
t4: STORE x A4

A1，A2，A3，A4是本地寄存器。

结果为1，但可能是2，3或4。如果您有其他线程，则由于可见性问题可能会看到旧值，请参阅0

简单的多线程代码需要澄清

3 个答案: