并行编程 2 个使用共享变量运行的线程

Question

我有一个关于并发的问题，我刚刚编写了一个运行 2 个线程的程序，说明如下：

Thread 1: increment by 1 the variable "num" till 1'000'000 with loop
Thread 2: same thing but decrementing

最后我收到了不想要的结果。是的，我知道我可以同步或尝试使用可重入锁，但问题是我无法理解所有这些不同的不良结果背后的原因。

我的意思是我使用的操作是可交换的，因此我们不关心排序，所以如果这无关紧要，我们仍然应该获得 0，但事实并非如此！

有人可以向我解释一下所有计算背后发生了什么，这样我就可以感受一下并立即识别这种情况？

编辑： 因为我只是对理解主要概念感兴趣，所以我认为没有必要放代码。

代码：

class MyThread implements Runnable {
int id;
volatile static long num = 0;


MyThread(int id) {
    this.id = id;

public void run() {
    if (id == 0) {
            for (int j = 0; j < 100000; ++j)
                num++;}
    } else {
            for (int j = 0; j < 100000; ++j)
                num--;}

之后我创建线程并运行它们：

    MyThread p = new MyThread(0);
    MyThread q = new MyThread(1);
    Thread t = new Thread(p);
    Thread u = new Thread(q);
    t.start();
    u.start();
    try {
        t.join();
        u.join();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

编辑2： 我现在理解了这个概念，但我也想知道为什么将变量声明为 volatile 仍然会给我错误的结果？

EDIT3：我考虑过，我认为这是因为糟糕的交错仍然会产生问题！

Answer 1

如果递增/递减操作不是原子的，则可能会出现这种行为。
一个操作被认为是原子的如果它在系统的其余部分看来是瞬间发生的。 （参见wikipedia）。

考虑以下情况：

1. Thread 1 读取变量x 中的值n。
2. Thread 2 读取变量x 中的值n。
3. Thread 1 递增该值并将其存储在变量 x 中，该变量现在计算为 n+1。
4. Thread 2 递减该值并将其存储在变量x 中，该变量现在评估为n-1。

但您想要的是变量 x 仍然在 n 进行评估。

我不知道 java 原语的具体情况，但您似乎可以使用 AtomicInteger 或使用 synchronized 方法在这里解决您的问题。

Answer 2

只需将此字段标记为volatile。通过这种方式，您将获得安全访问，并且您将能够在多线程应用程序中更改它，而无需使用任何其他同步工具。