java - 为什么这种竞争条件的输出有些一致？

Question

当我运行以下代码时，最终输出始终为正，如果我切换“x++”和“x--”的顺序，则最终输出始终为负。这个竞争条件的哪些部分被跳过是否有某种顺序？非常感谢任何帮助理解!

public class DataRace {

    private static class MyThreadCode implements Runnable {

        private static int x = 0;   // NOTE THAT X IS STATIC!!!

        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
                x++;
                x--;
            }
            System.out.println(x + "  " + Thread.currentThread().getName());
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Thread t = new Thread(new MyThreadCode());
            t.start();
        }
    }
}

Answer 1

我们这里有两个问题:

因为 x++和 x--不是原子的(请参阅 Why is i++ not atomic? )，您会遇到竞争条件。
线程 1 将加载值 x (0).然后 CPU 可以切换到线程 2，它也加载当前的 x (0).现在都在本地增加值，稍后，他们将设置 x .这意味着我们失去了一个增量。

因为 x未标记 volatile我们也没有使用 synchronized关键字，您不能保证线程真的看到 x 的实际值.可能是该值已被另一个线程更新，但由于 Java 可见性保证，您无法保证其他线程看到什么(更新值或某些过时的“缓存”值)。也可能是其他Thread还没有写更新x值返回到内存(仅到 L1/L2 缓存)。

我玩了一下代码，如果我减少 for循环到 1000迭代，我得到相同代码的负值和正值。如果我们有很多迭代，这可能暗示 JVM 会优化代码。如果我们只有 1000 次迭代，我猜这还不算多，JVM 可能会决定按照编写的代码运行代码。
我怀疑这两个问题对结果都有一定的影响。例如，如果您加载 x ，处理器可能会将该值加载到 L1 缓存中，然后如果您执行第二个操作，它可能会直接从 L1 缓存而不是主内存加载该值。这可能意味着，第二次操作不会/更少导致“丢失更新”。
但要真正找出发生这种情况的原因，我认为您需要深入研究 Java 规范，甚至 CPU 是如何处理这种情况的。