11. 原子性

一、一个小测验

并发情况下，下面两个类是否线程安全？

public class Counter {
    private int count;
    
    public void increase() {
        count = count + 1;
    }
    
    public int getCount() {
      return count;
    }
}

public class Basket {
    //Vector是线程安全的集合
    Vector<Fruit> v = new Vector<Fruit>();

    public void put(Fruit fruit) {
        v.add(fruit);
    }

    public Fruit tackOut() throws Exception {
        if (v.size() > 0) {
            return v.remove(0);
        } else {
            throw new Exception("There is no fruit in basket.");
        }
    }
}

答案：以上两个类在并发情况下均不能保证线程安全。

二、线程安全和原子性

线程安全：当多个线程访问某个类时，这类始终都能表现出正确的行为，那么这个类是线程安全的。

原子性：一个或者多个操作在CPU执行的过程中不被中断的特性称为原子性。

而以上两个类不能保证操作原子性导致不能表现正确的行为，因此都不是线程安全的。

1.在类Counter中，以下代码实际执行了三个指令：

count = count + 1;

img

在多线程并发情况下由于线程切换会导致计算结果不正确。

img

注：图片参考Java并发编程实战

2.在类中的如下代码不是原子的，可能会导致抛出空指针异常和预期不符：

if (v.size() > 0) {
    return v.remove(0);
}

img

三、修正

原子性可以通过加锁来解决，修正如下：

public class Counter {

    private int count;
    
    public synchronized void increase() {
        count = count + 1;
    }
    
    /** 原子操作可不加同步关键字 */
    public int getCount() {
      return count;
    }
}

public class Basket {

    Vector<Fruit> v = new Vector<Fruit>();

    /** 原子操作可不加同步关键字 */
    public void put(Fruit fruit) {
        v.add(fruit);
    }

    /** 加上synchronized关键字 */
    public synchronized Fruit tackOut() throws Exception {
        if (v.size() > 0) {
            return v.remove(0);
        } else {
            throw new Exception("There is no fruit in basket.");
        }
    }
}