1.i++ 不是,分为三个阶段:

内存到寄存器

寄存器自增

写回内存

这三个阶段中间都可以被中断分离开.

 

2.++i首先要看编译器是怎么编译的

某些编译器比如VC在非优化版本中会编译为以下汇编代码:

__asm

{

        moveax,  dword ptr[i]

        inc eax

        mov dwordptr[i], eax

}

这种情况下,必定不是原子操作,不加锁互斥是不行的。

假设加了优化参数,那么是否一定会编译为“inc dword ptr[i]”呢?答案是否定的,这要看编译器心情,如果++i的结果还要被使用的话,那么一定不会被编译为“inc dword ptr[i]”的形式。

那么假设如果编译成了“inc dword ptr[i]”,这是原子操作,是否就不需要加锁了呢?如果在单核机器上,不加锁不会有问题,但到了多核机器上,这个不加锁同样会带来严重后果,两个CPU可以同时执行inc指令,但是两个执行以后,却可能出现只自加了一次。

真正可以确保不“额外”加锁的汇编指令是“lock inc dword ptr[i]”,lock前缀可以暂时锁住总线,这时候其他CPU是无法访问相应数据的。但是目前没有任何一个编译器会将++int编译为这种形式。

 

怎么证明 i++ 不是原子操作,可以用下面的代码:



import java.util.concurrent.*;

/**
* Created by chenghao on 15/9/30.
*/
public class TestPP implements Runnable{

private static int i = 0;

private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for(int i = 0;i<10;i++){
TestPP pPer = new TestPP();
executorService.execute(pPer);
}
countDownLatch.await(300000, TimeUnit.MILLISECONDS);
System.out.println(i);

}

public void run() {
for(int j=0;j<10000;j++){
i++;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ++ end");
countDownLatch.countDown();
}
}


得到结果:



输出:
pool-1-thread-1 ++ end
pool-1-thread-4 ++ end
pool-1-thread-2 ++ end
pool-1-thread-5 ++ end
pool-1-thread-3 ++ end
pool-1-thread-6 ++ end
pool-1-thread-7 ++ end
pool-1-thread-8 ++ end
pool-1-thread-9 ++ end
pool-1-thread-10 ++ end
47710

可以看出每个线程都完成了,但总和小于原子操作的预期。


 

那么哪些操作是原子操作呢,最好的方法,就是看汇编,看是否编译成一行的指令。

 

另外,常见的原子操作可以见如下:http://www.2cto.com/kf/201512/453978.html

1 处理器支持的一系列原子操作

1.1 CAS(Compare And Swap/Set)



int compare_and_swap(int* reg, int oldval, int newval) {
...
}


1.2 Fetch And Add

在某个内存地址存储的值上增加一个值, 下面是段伪代码:



function FetchAndAdd(address location, int inc) {
int value := *location
*location := value + inc
return value
}


1.3 Test And Set

写新值入内存地址,并返回内存地址之前存放的值, 这可以通过spin技术实现lock函数. 伪码如下:



function TestAndSet(boolean_ref lock) {
boolean initial = lock
lock = true
return initial
}


感觉这个test没有起到分支的作用,而仅仅是返回原值。

 

另外,信号量的操作都是原子性的。