大家好，我是哪吒。

公司最近在招聘實(shí)習(xí)生，作為面試官之一的我，問(wèn)了一道不起眼的經(jīng)典面試題。

一、i++和++i有啥區(qū)別？

大部分的面試者會(huì)這樣答：

• i++ 返回原來(lái)的值，++i 返回加1后的值。
• i++是先賦值，然后再自增；++i是先自增，后賦值。

下面這個(gè)才是主菜。

二、高并發(fā)場(chǎng)景下i++會(huì)遇到哪些問(wèn)題？

大部分面試者心里肯定在想，這會(huì)有啥問(wèn)題，不就是一個(gè)普通的操作嘛！

先從i++操作說(shuō)起，一個(gè)命令可以拆分成三部分：

• 取值
• ++操作
• 賦值

我去，這不是吹毛求疵，雞蛋里挑骨頭嘛！這面試不參加也罷！

但是，你想啊，如果當(dāng)線程執(zhí)行到取值或者++操作時(shí)，線程突然切換了，會(huì)不會(huì)有問(wèn)題呢？

step1：雙線程場(chǎng)景

public class ThreadTest1 {
    int a = 1;
    int b = 1;

    public void add() {
        System.out.println("add start");
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            a++;
            b++;
        }
        System.out.println("add end");
    }

    public void compare() {
        System.out.println("compare start");
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            boolean flag = a < b;
            if (flag) {
                System.out.println("a=" + a + ",b=" + b + "flag=" + flag + ",a < b = " + (a < b));
            }
        }
        System.out.println("compare end");
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest1 threadTest = new ThreadTest1();
        new Thread(() -> threadTest.add()).start();
        new Thread(() -> threadTest.compare()).start();
    }
}

哎呀我去，還真有問(wèn)題，你這吹毛求疵i++三步走，逼格滿滿。

到底為什么會(huì)這樣呢？加點(diǎn)日志看一下。

原來(lái)如此，兩個(gè)線程交替執(zhí)行了。

step2：如何解決高并發(fā)場(chǎng)景下i++不安全的問(wèn)題？變量上加個(gè)volatile關(guān)鍵字試試。

看哪吒前段時(shí)間分享的高并發(fā)系列文章，好像有一個(gè)關(guān)鍵字volatile，感覺(jué)挺好用，試試看。

我記得是這樣的：

volatile 關(guān)鍵字來(lái)保證可見(jiàn)性和禁止指令重排。volatile 提供 happens-before 的保證，確保一個(gè)線程的修改能對(duì)其他線程是可見(jiàn)的。

當(dāng)一個(gè)共享變量被 volatile 修飾時(shí)，它會(huì)保證修改的值會(huì)立即被更新到主存，當(dāng)有其他線程需要讀取時(shí)，它會(huì)去內(nèi)存中讀取新值。從實(shí)踐角度而言，volatile 的一個(gè)重要作用就是和 CAS 結(jié)合，保證了原子性。

靠譜，安排上。

你看，好用吧，異常減少了，還得是你啊，大聰明！?。?/p>

為什么不好使呢？

1、volatile保證可見(jiàn)性

一個(gè)線程修改此變量后，該值會(huì)立刻刷新到主內(nèi)存，其它線程每次都會(huì)從主內(nèi)存中讀取更新后的新值，這就保證了可見(jiàn)性；

簡(jiǎn)而言之，線程對(duì)volatile修飾的變量進(jìn)行讀寫操作，都會(huì)經(jīng)過(guò)主內(nèi)存。

2、volatile禁止指令重排，通過(guò)內(nèi)存屏障實(shí)現(xiàn)的

JVM編譯器可以通過(guò)在程序編譯生成的指令序列中插入內(nèi)存屏障來(lái)禁止在內(nèi)存屏障前后的指令發(fā)生重排。

volatile雖然可以保證數(shù)據(jù)的可見(jiàn)性和有序性，但不能保證數(shù)據(jù)的原子性。

• 讀屏障插入在讀指令前面，能夠讓CPU緩存中的數(shù)據(jù)失效，直接從主內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)；
• 寫屏障插入在寫指令后面，能夠讓寫入CPU緩存的最新數(shù)據(jù)立刻刷新到主內(nèi)存；

volatile無(wú)法保證數(shù)據(jù)的原子性

step3：那怎么辦？我記得可以加鎖來(lái)著，都給它鎖上，不就好了？

public class LockTest {
    int a = 1;
    int b = 1;

    public void add() {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        try {
            lock.lock();
            System.out.println("add start");
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                a++;
                b++;
            }
            System.out.println("add end");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void compare() {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        try {
            lock.lock();
            System.out.println("compare start");
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                boolean flag = a < b;
                if (flag) {
                    System.out.println("a=" + a + ",b=" + b + "flag=" + flag + ",a < b = " + (a < b));
                }
            }
            System.out.println("compare end");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

一頓輸出猛如虎~

我草，不玩了，我要睡了。

這又是為什么啊？

這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是要保證變量a和b的++操作是原子性的。

那么，問(wèn)題來(lái)了，lock可以解決嗎？

• Lock可以保證lock()方法和unlock()方法之間的代碼是線程安全的。
• Lock一般是通過(guò)自旋和CAS的方式進(jìn)行給程序加鎖，當(dāng)有一個(gè)線程搶到所的資源，其他則進(jìn)行等待。
• Lock發(fā)生異常時(shí)候，不會(huì)主動(dòng)釋放占有的鎖，必須手動(dòng)unlock來(lái)釋放鎖，所以u(píng)nlock一般都寫在finally里。
• Lock等待鎖過(guò)程中可以用interrupt來(lái)中斷等待。
• Lock可以通過(guò)trylock來(lái)知道有沒(méi)有獲取鎖。
• Lock可以控制鎖的范圍，提高多個(gè)線程進(jìn)行讀操作的效率。
• ...

打住，你這和a++原子性也沒(méi)關(guān)系啊。

之前出現(xiàn)問(wèn)題，是因?yàn)閍dd和compare交替執(zhí)行造成的，lock明顯是解決不了這個(gè)問(wèn)題的。

lock不行的本質(zhì)原因還是：synchronized是阻塞式加鎖，lock是非阻塞式加鎖。

step4：我記得還有一個(gè)synchronized關(guān)鍵字來(lái)著，加上。

為兩個(gè)方法都加上synchronized關(guān)鍵字，確保add()方法執(zhí)行時(shí)，compare()方法是不執(zhí)行的。

本質(zhì)原因：synchronized可以保證如果add線程獲取到鎖的資源，發(fā)生阻塞，compare線程會(huì)一直等待。

public class SynchronizedTest {
    int a = 1;
    int b = 1;

    public synchronized void add() {
        System.out.println("add start");
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            a++;
            b++;
        }
        System.out.println("add end");
    }

    public synchronized void compare() {
        System.out.println("compare start");
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            boolean flag = a < b;
            if (flag) {
                System.out.println("a=" + a + ",b=" + b + "flag=" + flag + ",a < b = " + (a < b));
            }
        }
        System.out.println("compare end");
    }
}

看到這里，高并發(fā)場(chǎng)景下i++會(huì)遇到哪些問(wèn)題？就可以到此為止了，多角度剖析i++高并發(fā)問(wèn)題。

真的沒(méi)問(wèn)題了嗎？在所有方法上都加synchronized？效率怎么樣？