multithreading - 基本多线程

Question

我有以下面试问题：

class someClass
{
    int sum=0;
    public void foo()
    {
        for(int i=0; i<100; i++)
        {
            sum++
        }
    }
}

有两个并行线程通过 foo 方法运行。最后 sum 的值会在 100 到 200 之间变化。问题是为什么。据我了解，只有一个线程获得 cpu，并且线程在运行时被抢占。在什么情况下，干扰会导致总和未达到 200？

Answer 1

增量不是原子的。它读取值，然后写出增加的值。在这两个操作之间，另一个线程可以以复杂的方式与 sum 交互。

值的范围实际上不是 100 到 200。这个范围是基于错误的假设，即线程要么轮流执行，要么同时执行每次读取。还有更多可能的交织，其中一些产生明显不同的值。最坏的情况如下（x表示表达式中使用的隐式临时sum++）：

    Thread A            Thread B
----------------    ----------------
x     ← sum (0)
                    x     ← sum (0)
x + 1 → sum (1)
x     ← sum (1)
x + 1 → sum (2)
⋮
x     ← sum (98)
x + 1 → sum (99)
                    x + 1 → sum (1)
x     ← sum (1)
                    x     ← sum (1)
                    x + 1 → sum (2)
                    ⋮
                    x     ← sum (99)
                    x + 1 → sum (100)
x + 1 → sum (2)

因此，可能的最低值是 2。简单来说，两个线程取消了彼此的辛勤工作。你不能低于 2，因为线程 B 不能向线程 A 提供零——它只能输出一个递增的值——而线程 A 必须反过来递增线程 B 给它的 1。

Answer 2

这条线sum++是一个竞争条件。

两个线程都可以将 sum 的值读取为 0，然后每个线程将其值增加到 1 并将该值存储回来。这意味着 sum 的值将是 1 而不是 2。

像这样继续下去，你会得到 100 到 200 之间的结果。

Answer 3

现在大多数 CPU 都有多个内核。因此，如果我们在函数 foo() 的开头锁定一个互斥锁，并在 for 循环完成后解锁该互斥锁，那么在不同内核上运行的 2 个线程仍然会产生答案 200。