java - java中的线程和共享计数器

Question

我在大学做了这个练习:

编写一个程序，声明一个共享整数计数器，然后创建两个线程，其中一个尝试将计数器递增 1000 次，另一个尝试将计数器递减 1000 次。当每个线程完成循环后，它应该打印出计数器的最终值。 (提示:您需要定义一个 Counter 类。为什么？)您认为输出应该是什么？该程序是否按您预期的那样运行？尝试反复运行该程序，看看是否总是得到相同的结果。

我运行程序时期望最终结果为零，但它实际上每次都输出 0 到 1000 之间的不同数字。谁能告诉我为什么？谢谢。

public class Counter
{
    private int val;

    public Counter()
    {
        val = 0;
    }

    public void increment()
    {
        val = val + 1;
    }

    public void decrement()
    {
        val = val - 1;
    }

    public int getVal()
    {
        return val;
    }
}

public class IncThread extends Thread
{
    private static final int MAX = 1000;
    private Counter myCounter;

    public IncThread(Counter c)
    {
        myCounter = c;
    }   

    public void run()
    {
        for (int i = 0; i < MAX; i++)
        {
            myCounter.increment();
        }
    }

}

public class DecThread extends Thread
{
    private static final int MAX = 1000;
    private Counter myCounter;

    public DecThread(Counter c)
    {
        myCounter = c;
    }

    public void run()
    {
        for (int i = 0; i < MAX; i++)
        {
            myCounter.decrement();
        }
    }
}

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Counter c = new Counter();

        Thread inc = new IncThread(c);
        Thread dec = new DecThread(c);

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

        System.out.println(c.getVal());

    }
}

Answer 1

在最低级别，您的代码可能归结为如下内容:

Thread1                Thread2
-------                -------
do 1000 times          do 1000 times          
    get reg from [a]       get reg from [a]   
    reg = reg + 1          reg = reg - 1
    store reg to [a]       store reg to [a]

正因为如此，以及线程可以在它们执行的任何时候停止和启动的事实，你有这样的可能性:

Thread1                Thread2
-------                -------
get reg from [a] (0)
                       get reg from [a] (0)
reg = reg + 1 (1)
                       reg = reg - 1 (-1)
                       store reg to [a] (-1)
store reg to [a] (1)

您可以看到，虽然两个线程都刚好完成了千个周期中的一个，并且您希望计数为零，但实际上是一个。

在执行线程之间共享变量时，您需要确保读取、写入和更新是原子的(也有异常(exception)，但很少见)。

为此，您应该研究环境中为此目的提供的各种操作(例如语言中的同步功能、互斥量(互斥信号量)或原子变量。