一道非常棘手的 Java 面试题：i++ 是线程安全的吗

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i++ 是线程安全的吗？

相信很多中高级的 Java 面试者都遇到过这个问题，很多对这个不是很清楚的肯定是一脸蒙逼。内心肯定还在质疑，i++ 居然还有线程安全问题？只能说自己了解的不够多，自己的水平有限。

先来看下面的示例来验证下 i++ 到底是不是线程安全的。

1000个线程，每个线程对共享变量 count 进行 1000 次 ++ 操作。

static int count = 0;





static CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1000);





 





/**





* 微信公众号：Java面经





*/





 





public static void main(String[] args) throws Exception {





 





   CountRunnable countRunnable = new CountRunnable();





   for (int i = 0; i < 1000; i++) {





       new Thread(countRunnable).start();





   }





 





   cdl.await();





   System.out.println(count);





}





 





 





static class CountRunnable implements Runnable {





 





   private void count() {





       for (int i = 0; i < 1000; i++) {





           count++;





       }





   }





 





   @Override





   public void run() {





       count();





       cdl.countDown();





   }





 





}

上面的例子我们期望的结果应该是 1000000，但运行 N 遍，你会发现总是不为 1000000，至少你现在知道了 i++ 操作它不是线程安全的了。

先来看 JMM 模型中对共享变量的读写原理吧。

每个线程都有自己的工作内存，每个线程需要对共享变量操作时必须先把共享变量从主内存 load 到自己的工作内存，等完成对共享变量的操作时再 save 到主内存。

问题就出在这了，如果一个线程运算完后还没刷到主内存，此时这个共享变量的值被另外一个线程从主内存读取到了，这个时候读取的数据就是脏数据了，它会覆盖其他线程计算完的值。。。

这也是经典的内存不可见问题，那么把 count 加上 volatile 让内存可见是否能解决这个问题呢？ 答案是：不能。因为 volatile 只能保证可见性，不能保证原子性。多个线程同时读取这个共享变量的值，就算保证其他线程修改的可见性，也不能保证线程之间读取到同样的值然后相互覆盖对方的值的情况。

关于多线程的几种关键概念请翻阅《多线程之原子性、可见性、有序性详解》这篇文章。

解决方案

说了这么多，对于 i++ 这种线程不安全问题有没有其他解决方案呢？当然有，请参考以下几种解决方案。

1、对 i++ 操作的方法加同步锁，同时只能有一个线程执行 i++ 操作；

2、使用支持原子性操作的类，如 java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger，它使用的是 CAS 算法，效率优于第 1 种；