AtomicInteger是如何实现线程安全的？

Question

我正在阅读一些有关Java中原子变量的文档。 正如到处所写的，AtomicInteger 应该是线程安全的。

根据我对原子整数的理解，它的工作原理是“比较和交换”算法。 我无法理解当两个线程尝试完全相同的时间增加同一个原子变量时，这将如何工作。 假设我已经定义了

AtomicInteger var = 1

，并且它被两个线程

Thread_1

和

Thread_2

使用。当两个线程尝试同时增加

var

时会发生什么

T1

。 我知道这种情况很少见，但如果发生怎么办？在比较和交换中，它在单个原子操作中读取和更新变量，并检查内存中的值。那么，如果在时间

T1-1

，var 的值为 5 并且

Thread1

和

Thread2

都会开始递增它呢？ 哪一个会失败？这会是随机行为吗？或者我错过了一些非常基本的东西。

Answer 1

您可以使用比较和交换显式实现增量操作：

int value;
do { 
  value = var.get();
} while (!var.compareAndSwap(value, value + 1));

CPU 保证 

compareAndSwap

是原子的（会有一个本机实现）。

如果两个线程同时命中此

compareAndSwap

，则只有其中一个线程会“获胜”，接收

true

作为

compareAndSwap

调用的结果，因此循环停止。另一个线程将“失败”，并收到

false

作为结果，因此将再次循环：它读取一个新值，然后再次尝试 CAS。如果成功（因为没有其他线程同时尝试执行此操作，或者它“赢得”了另一个线程），则循环将停止；否则，它只会重试。

Answer 2

那么如果在时间 T1-1 时 var 的值为 5 并且 Thread1 和 Thread2 都将开始递增它呢？

其中一个将成功执行与

5

的当前值和

6

的新值的比较和交换，另一个将失败并用

6

的值和

7

的新值重试。它们不能同时成功使用

5

的当前值和

6

的新值，它是在 CPU 级别处理的。 即使它们在不同的内核上运行并且 CAS 操作完全相同地执行，仍然有一个操作会失败，哪一个操作实际上是随机的（可能不取决于 CPU 实现）。

Answer 3