java - 为什么变量在同步时对其他线程不可见？

Question

假设我有两个线程 t1 和 t2 正在尝试访问 incX()

下面是我的代码:

    class Test implements Runnable {
    private int x  = 0;

    public void incX() {
    synchronized(this) {
    x = ++x; 
    }
    System.out.println("x is: "+x+"     "+Thread.currentThread().getName());
   }

    public void run() {
    incX();
}

 public static void main(String[] args)   {

   Thread t1 = new Thread(new Test());
   t1.start();
   Thread t2 = new Thread(new Test());
   t2.start();

}

这是我的输出:

    x is: 1     Thread-1
    x is: 1     Thread-0

在 incX() 方法中，我已经同步了 x =++x，所以对线程 t1 所做的更改应该是可见的线程t2，对吗？所以我的输出应该是:

    x is: 1     Thread-1
    x is: 2     Thread-0

我知道 ++x 不是原子操作，但它是同步的，所以线程 t2 无法获取锁。所以线程不应该交错并且对x所做的更改应该对线程t2可见，对吗？我误会了吗？所以我的问题是为什么我没有得到输出:

     x is: 2     Thread-0

Answer 1

您正在使用 Test 类的两个独立实例，因此每个实例中的 x 自然只会递增一次。它实际上与此相同:

Test test1 = new Test();
Test test2 = new Test();
test1.incX();
test2.incX();

由于 Test 的每个实例都有自己的 x，您也会看到 1 两次以及该代码。

要测试对相同 实例的同步访问，您需要改用单个实例。例如:

class Test {
    private int x  = 0;

    public void incX() {
        synchronized(this) {
            x = ++x;                         // See "Side Note" below
        }
        System.out.println("x is: "+x+"     "+Thread.currentThread().getName());
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();              // One instance
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            test.incX();                     // Used by this thread
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            test.incX();                     // And also by this one
        });
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            t1.join();
            t2.join();
        }
        catch (Exception e) {
        }
        System.out.println("Done");
    }
}

哪个会输出

x is: 1     Thread-0x is: 2     Thread-1Done

or similar (naturally it varies depending on which thread gets scheduled when).

Sometimes, it'll even look like this:

x is: 2     Thread-0x is: 2     Thread-1Done

That's because the access to x in the System.out.println statement is outside the synchronized block, so sometimes (not always) x will get incremented after the end of the synchronized block and before the println:

synchronized(this) {
    x = ++x;
}
// ***The other thread can jump in here and increment x
System.out.println("x is: "+x+"     "+Thread.currentThread().getName());

更详细:

1. t1进入同步块(synchronized block)
2. t2 尝试进入同步块(synchronized block)但必须等待，因为 t1 有锁
3. t1 递增 x，使其成为 1
4. t1 退出同步块(synchronized block)
5. t2 跳入并递增 x，使其成为 2
6. t2 退出同步块(synchronized block)
7. t1 输出 x (2) 的当前值
8. t2 输出 x (2) 的当前值

请注意，第 2 步和第 3 步可以按任何顺序排列，第 6-8 步也可以按任何顺序排列。

为了可靠地报告 x 在递增后在同步块(synchronized block)中的情况，我们想要:

1. 将println移入同步块(synchronized block)

   public void incX() {
       synchronized(this) {
           x = ++x;                         // See "Side Note" below
           System.out.println("x is: "+x+"     "+Thread.currentThread().getName());
       }
   }
   

   或

2. 将自增的结果保存在局部变量中

   public void incX() {
       int y;                               // Local variable
       synchronized(this) {
           y = ++x;                         // No longer and odd thing to do
       }
       System.out.println("x is: "+y+"     "+Thread.currentThread().getName());
   }
   

除非你有一个非常非常好的理由在输出期间持有同步锁，否则请使用#2。

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旁注:正如我在评论中提到的，++x 已经 将其值写回到 x，这就是增量运算符做。所以 x = 的一部分

x = ++x;

...没有必要。要么使用增量运算符:

++x;

...或者不:

x += 1;