多线程&高并发深入浅出原子性

Posted 2021-12-28 Roninaxious

1.首先如何理解原子性这个概念？

想必都学过化学，在该化学反应中“原子”被称为不可再分割的微粒，而我们并发编程中的“原子性”与该概念类似，指的是某一个操作能否在一个CPU时间段内完成。（要么把该操作相关的指令全都执行完，要不执行）

📑能完成最好，那当然不会出现什么问题！
📑如果不能完成，那就可能产生一些问题了

【会发生什么问题呢？】

首先得考虑清除什么情况下会发生原子性问题，单线程会嘛？当然不会，你一个线程又不发生线程切换，就不需要保证操作得原子性。

所以说，只有在多线程环境下，才会出现原子性问题。

看下面代码，使用5个线程各自对a进行1000次的++操作。

public class Atomicity 
 
    private static int a = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        Runnable increment = () -> 
            for (int i = 0; i < 1000; i++) 
                a++;
            
        ;
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
            Thread t = new Thread(increment);
            t.start();
        
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println(a);
    

想必都能猜出结果：

结果有可能是5000也有可能低于5000.

2.从字节码角度分析++操作

public class AddOperation 
    private static int num = 0;

    public void method() 
        num++;
    

对上述代码进行反汇编，结果如下：

getstatic：将类变量num的值取出将其压入操作数栈
iconst_1：将常数1压入操作数栈
iadd：执行一次加法操作(连续弹栈两次，将整型数据相加，并将结果压入操作数栈）
putstatic：将栈顶数据弹出，赋给num

当两个线程对num进行++操作时，会发生什么现象呢？

这就是产生了原子性问题。如何解决呢？（只演示synchronized)

   Runnable increment = () -> 
            synchronized (lock) 
                for (int i = 0; i < 1000; i++) 
                    a++;
                
            
        ;