如何使volatile count操作成为线程安全的

Question

我一直在经历JCIP，作者在那里说..

线程限制的特殊情况适用于volatile变量。只要确保volatile变量仅从单个线程写入，对共享的volatile变量执行读 - 修改 - 写操作是安全的。

例如，count ++被认为是一个复合操作（读取值，向其中添加一个值，并更新值）并将count指定为volatile不会使此操作成为原子操作，因此这里不保证线程安全！我对吗 ？？但是在这里作者说我们可以修复它，如果我们确保volatile变量只从单个线程写入。我没理解这一点。请提供说明。

Answer 1

典型的用例可能如下所示：

public class Foo implements Runnable {
    private volatile int itemsProcessed;

    public int getItemsProcessed() { return itemsProcessed; }

    @Override
    public void run() {
        while (true) { //this is just an example so we don't care about stopping
            processItem(); //process a single item
            itemsProcessed++;
        }
    }
}

现在其他人可以在没有额外同步的情况下查询线程的进度，但只允许线程本身更新它。对于其他人来说，该字段是只读的。

没有volatile，其他线程可能根本看不到itemProcessed的任何变化，或者甚至可能看到它们古怪的顺序，有时会增加，有时会减少。

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只有当写入是幂等的（即多次写入与单个写入具有相同的效果）时，多次线程可以在没有任何额外同步的情况下写入volatile变量的唯一时间。这可以在用于停止线程的这种模式中看到：

public class Foo implements Runnable {
    private volatile boolean stopped = false;

    public void stopProcessing() {
        stopped = true;
    }

    public int getItemsProcessed() { return itemsProcessed; }

    @Override
    public void run() {
        while (!stopped) { 
            processItem(); //process a single item
        }
    }
}

其他线程唯一能做的就是将stopped设置为true。无论有多少人这样做，无论顺序如何，结果总是一样的。

Answer 2

count ++本质上是两个操作，读取count和store count + 1的值。

如果两个线程同时尝试计数++，它们可能都会读取旧的count值并将其递增1。因此，最后，如果您不添加任何同步机制，最终将得到count + 1的最终值，而不是count + 2。

Volatile不保证在这种情况下（非原子）线程安全，它只保证最近存储的值可供所有线程使用。但这对上述情况没有多大帮助。您需要确保在存储新的线程之前，没有其他线程会读取旧的count值。

如果你需要有线程安全计数器，我建议你看一下AtomicInteger（和类似的）类。它们提供count ++的原子版本; incrementAndGet方法。

Answer 3

这背后的想法是，为了避免数据竞争，必须只有一个写入线程，然后通过在关系之前发生的Java内存模型来处理可见性保证。如果有多个写入线程，那么仅通过将变量声明为“volatile”就无法使隐式复合操作成为原子

17.4.4。同步顺序

对易失性变量v（第8.3.1.4节）的写入与任何线程对v的所有后续读取同步（其中“后续”根据同步顺序定义）。

Answer 4

我想你和我的here有类似的疑虑。虽然只有一个线程对volatile变量执行读 - 修改 - 写操作，但读取线程确实可以读取变量的“临时”值;但这并不意味着该程序不是线程安全的。它读取“临时”值，因为写入线程尚未将其写入内存。换句话说，写作和阅读线程“看到变量的相同状态” - 它们仍然完全同步。