java - 线程不安全的递减/递增 - 为什么大多数是积极的？

Question

我想知道 java 线程中不安全递减/递增的结果，所以有我的程序:

主类:

public class Start {

    public static void main(String[] args) {

        int count = 10000000, pos = 0, neg = 0, zero = 0;

        for (int x=0; x<10000; x++) {

            Magic.counter = 0;

            Thread dec = new Thread(new Magic(false, count));
            Thread inc = new Thread(new Magic(true, count));

            dec.start();
            inc.start();

            try {
                inc.join();
                dec.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Error");
            }

            if (Magic.counter == 0)
                zero++;
            else if (Magic.counter > 0)
                pos++;
            else
                neg++;
        }

        System.out.println(Integer.toString(neg) + "\t\t\t" + Integer.toString(pos) + "\t\t\t" + Integer.toString(zero));
    }
}

线程类:

public class Magic implements Runnable {

    public static int counter = 0;

    private boolean inc;
    private int countTo;

    public Magic(boolean inc, int countTo) {
        this.inc = inc;
        this.countTo = countTo;
    }

    @Override
    public void run() {

        for (int i=0;i<this.countTo;i++) {

            if (this.inc)
                Magic.counter++;
            else
                Magic.counter--;
        }

    }
}

我已经运行了几次程序，并且总是得到比负面结果多得多的正面结果。我还尝试更改线程启动的顺序，但这没有任何改变。一些结果:

Number of results < 0 | Number of results > 0 | Number of results = 0

1103                8893                4
3159                6838                3
2639                7359                2
3240                6755                5
3264                6728                8
2883                7112                5
2973                7021                6
3123                6873                4
2882                7113                5
3098                6896                6

Answer 1

我敢打赌，您会看到与以下更改完全相反的行为(即，在不更改任何其他内容的情况下反转分支):

if (this.inc)
   Magic.counter--; // note change, and lie about `this.inc`
else
   Magic.counter++;

如果为真，这表明线程交互有什么意义？

现在，为了好玩，让 Magic.counter 可变——结果如何变化？

如何删除 volatile 并用 lock 包围 if/else？ (锁 确保完整的内存栅栏并建立临界区。它应该总是产生完美的结果。)

快乐编码。

---

需要考虑的事项:

1. 代码只查看小于或大于零的值，而不是整体漂移/变化:+1 或 -1 足以让天平倾斜。 (扩大收集的数据可能更有用。)
2. 执行“else”分支需要的时间稍长，因为需要跳转；通常这不是问题，但超过 1000 万次循环……一两次并不多。
3. 缺少 volatile/memory-fence 为 Magic.counter 变量的可见性留出了很多余地。 (我相信符合标准的 JVM 实际上会产生更糟糕的结果......)
4. ++ 和 -- 运算符本质上是非原子的。
5. 线程交错通常是“非确定性的”；如果跨多个内核执行，则更少。