Warum ist i in Multithread-Java nicht atomar und welche Alternativen gibt es?

Atomere Operationen und die Grenzen von i

Atomare Operationen garantieren im Kontext von Multithreading die Unteilbarkeit von Speicherzugriffen. Dies bedeutet, dass ein Wert, der gelesen oder in den Speicher geschrieben wird, nicht von einem anderen Thread unterbrochen werden kann. Allerdings ist i keine atomare Operation in Java.

Konsequenzen von nicht-atomarem i

Die nicht-atomare Natur von i wird in Multithread-Szenarien deutlich. Wenn mehrere Threads gleichzeitig dieselbe Ganzzahl mit i erhöhen, erzielen sie möglicherweise nicht das erwartete Ergebnis. Dies liegt daran, dass die i-Operation aus drei separaten Schritten besteht: Lesen des aktuellen Werts, Erhöhen desselben und Zurückschreiben des neuen Werts in den Speicher. Wenn diese Schritte durch einen anderen Thread unterbrochen werden, entspricht der geänderte Wert möglicherweise nicht der beabsichtigten Summe.

Gründe für nicht-atomares i

Das nicht-atomare Design von i resultiert aus Optimierungsbedenken. Atomare Vorgänge verursachen aufgrund von Synchronisierungsmechanismen sowohl auf Software- als auch auf Hardwareebene in der Regel einen erheblichen Leistungsaufwand. In den meisten Fällen überwiegt der Leistungsvorteil von i den Bedarf an Atomizität.

Alternativen zu i für Atomizität

Um die Atomizität in Multithread-Code sicherzustellen, sollten Sie die Verwendung von Synchronisierungsmechanismen in Betracht ziehen, z als Sperren oder atomare Variablen. Diese erzwingen explizit die Unteilbarkeit von Speicherzugriffen und stellen sicher, dass der Endwert die Summe aller von verschiedenen Threads durchgeführten Inkremente widerspiegelt.

Eine alternative Syntax für atomare Inkremente ist der Vorinkrementoperator i, der die Variable vorher inkrementiert es benutzen. Es kann jedoch auch nicht garantiert werden, dass diese Verwendung atomar ist. Für echte Atomizität verwenden Sie synchronisierte Methoden oder atomare Variablenklassen.

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