Java的自增操作与原子性操作的区别之处

作者:课课家教育更新于： 2016-03-11 16:42:33

　　最近因为自增是不是原子性操作争论的面红耳赤，那java的自增操作到底是不是原子性操作呢，答案是否的，即Java的自增操作不是原子性操作。

　　1.首先我们先看看Bruce Eckel是怎么说的：

　　In the JVM an increment is not atomic and involves both a read and a write. (via the latest Java Performance Tuning Newsletter)

　　很明显，就是说在jvm中自增不是原子性操作，它包含一个读操作和一个写操作。

　　2.以上可能还不能让你信服，要想让人心服口服，就必须用代码说话。正如FaceBook的文化一样：代码赢得争论。那我们就看一段代码：

　　以下的代码是用100个线程同时执行自增操作，每个线程自增100次，如果自增操作是原子性操作的话，那么执行完amount的值为10,000。运行代码之后，你会发现amount的值小于10,000，这就说明自增操作不是原子性的

    /**  
     *   
     * @author renrun.wu  
     */ 
    public class MultiThread implements Runnable {  
        private int count;  
        private int amount = 1;  
          
        public MultiThread() {  
             count = 100;  
        }  
          
        public MultiThread(int count) {  
            this.count = count;  
        }  
          
        @Override 
        public void run() {  
            for (int i = 0; i < count; i++) {  
                amount++;  
            }  
        }  
          
        public static void main(String[] args) {  
            ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();  
            MultiThread multiThread =new MultiThread();  
            for (int i = 0; i < 100; i++) {  
                executorService.execute(multiThread);  
            }  
            executorService.shutdown();  
              
            try {  
                Thread.sleep(60000);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            System.out.println(multiThread.amount);  
        }  
    } 

　　3.如果以上还不能让你信服的话，也没关系。我们就把自增操作反编译出来，看看java字节码是怎么操作的

　　以下是一个简单的自增操作代码

    public class Increment {  
        private int id = 0;  
     
        public void getNext(){  
            id++;  
        }  
    } 

　　我们看看反编译之后的Java字节码，主要关注getNext()方法内部的Java字节码。

    public class Increment extends java.lang.Object{  
        public Increment();  
          Code:  
    :   aload_0  
    :   invokespecial   #1; //Method java/lang/Object."":()V  
    :   aload_0  
    :   iconst_0  
    :   putfield        #2; //Field id:I  
    :   return 
     
        public void getNext();  
          Code:  
    :   aload_0   //加载局部变量表index为0的变量，在这里是this   
    :   dup                 //将当前栈顶的对象引用复制一份  
    :   getfield        #2; //Field id:I,获取id的值,并将其值压入栈顶  
    :   iconst_1            //将int型的值1压入栈顶  
    :   iadd                //将栈顶两个int类型的元素相加，并将其值压入栈顶  
    :   putfield        #2; //Field id:I,将栈顶的值赋值给id  
    :  return 
     
        } 

　　很明显，我们能够看到在getNext()方法内部，对于类变量id有一个先取值后加一再赋值的过程。因此，我们可以很肯定的说Java中的自增操作不是原子性的。

　　4.也许你会问，那局部变量的自增操作是否是原子性的。在看看一下代码：

    public class Increment {  
        public void getNext(){  
        int id = 0;  
            id++;  
        }  
    } 

　　我们再看看反编译之后的Java字节码，主要还是关注getNext()方法内部的Java字节码。

    public class Increment extends java.lang.Object{  
    public Increment();  
      Code:  
    :   aload_0  
    :   invokespecial   #1; //Method java/lang/Object."":()V  
    :   return 
     
    public void getNext();  
      Code:  
    :   iconst_0  
    :   istore_1  
    :   iinc    1, 1 
    :   return 
     
    } 

　　与全局变量的自增操作相比，很明显局部变量的自增操作少了getfield与putfield操作。而且对于局部变量来说，它无论如何都不会涉及到多线程的操作，因此局部变量的自增操作是否是原子操作也就显得不那么重要了。