轉:java中long和double類型操作的非原子性探究

原文出處: http://blog.csdn.net/zhaifengmin/article/details/46315003

Java中的原子操作包括:
1)除long和double之外的基本類型的賦值操作
2)所有引用reference的賦值操作
3)java.concurrent.Atomic.* 包中所有類的一切操作。

但是java對long和double的賦值操作是非原子操作!!long和double占用的字節數都是8,也就是64bits。在32位操作系統上對64位的數據的讀寫要分兩步完成,每一步取32位數據。這樣對double和long的賦值操作就會有問題:如果有兩個線程同時寫一個變量內存,一個進程寫低32位,而另一個寫高32位,這樣將導致獲取的64位數據是失效的數據。因此需要使用volatile關鍵字來防止此類現象。volatile本身不保證獲取和設置操作的原子性,僅僅保持修改的可見性。但是java的內存模型保證聲明為volatile的long和double變量的get和set操作是原子的。(from http://www.iteye.com/topic/213794

舉個例子來說:(example is from http://stackoverflow.com/questions/17481153/long-and-double-assignments-are-not-atomic-how-does-it-matter

public class UnatomicLong implements Runnable {
    private static long test = 0;

    private final long val;

    public UnatomicLong(long val) {
        this.val = val;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (!Thread.interrupted()) {
            test = val; //兩個線程都試圖將自己的私有變量val賦值給類私有靜態變量test
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new UnatomicLong(-1));
        Thread t2 = new Thread(new UnatomicLong(0));

        System.out.println(Long.toBinaryString(-1));
        System.out.println(pad(Long.toBinaryString(0), 64));

        t1.start();
        t2.start();

        long val;
        while ((val = test) == -1 || val == 0) { 
       //如果靜態成員test的值是-1或0,說明兩個線程操作沒有交叉
        }

        System.out.println(pad(Long.toBinaryString(val), 64));
        System.out.println(val);

        t1.interrupt();
        t2.interrupt();
    }

    // prepend 0s to the string to make it the target length
    private static String pad(String s, int targetLength) {
        int n = targetLength - s.length();
        for (int x = 0; x < n; x++) {
            s = "0" + s;
        }
        return s;
    }
}

運行發現程序在while循環時進入了死循環,這是因為使用的JVM是64bits。在64位JVM中double和long的賦值操作是原子操作。

在eclipse中修改jre為一個32bit的JVM地址,則會有如下運行結果:

1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
0000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111
//很明顯test的值被破壞了
4294967295

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