Java 中 long 是不是原子操作？
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黑馬頭條項(xiàng)目 - Java Springboot2.0（視頻、資料、代碼和講義）14天完整版
作者：LouisWong
來(lái)源：https://my.oschina.net/u/1753415/blog/724242
Java中l(wèi)ong和double的原子性
java中基本類型中，long和double的長(zhǎng)度都是8個(gè)字節(jié)，32位（4字節(jié)）處理器對(duì)其讀寫操作無(wú)法一次完成，那么，JVM，long和double是原子性的嗎？
JVM中對(duì)long的操作是不是原子操作？
首先，通過(guò)一段程序?qū)ong的原子性進(jìn)行判斷。測(cè)試程序如下：
public class LongAtomTest implements Runnable {
private static long field = 0;
private volatile long value;
public long getValue() {
return value;
}
public void setValue(long value) {
this.value = value;
}
public LongAtomTest(long value) {
this.setValue(value);
}
@Override
public void run() {
int i = 0;
while (i < 100000) {
LongAtomTest.field = this.getValue();
i++;
long temp = LongAtomTest.field;
if (temp != 1L && temp != -1L) {
System.out.println("出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)果" + temp);
System.exit(0);
}
}
System.out.println("運(yùn)行正確");
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 獲取并打印當(dāng)前JVM是32位還是64位的
String arch = System.getProperty("sun.arch.data.model");
System.out.println(arch+"-bit");
LongAtomTest t1 = new LongAtomTest(1);
LongAtomTest t2 = new LongAtomTest(-1);
Thread T1 = new Thread(t1);
Thread T2 = new Thread(t2);
T1.start();
T2.start();
T1.join();
T2.join();
}
}
如果對(duì)long的寫入和讀取操作是原子性的，那么，field的值只可能是1或者-1
32-bit
出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)果-4294967295
運(yùn)行正確
可以看出，當(dāng)線程t1,t2同時(shí)對(duì)long進(jìn)行寫的時(shí)候，long出現(xiàn)了既不是t1寫入的值，又不是t2寫入的值。
可以推測(cè)，jvm中對(duì)long的操作并非原子操作。
為什么對(duì)long的操作不是原子的？
JVM內(nèi)存模型中定義了8中原子操作：
lock:將一個(gè)變量標(biāo)識(shí)為被一個(gè)線程獨(dú)占狀態(tài) unclock:將一個(gè)變量從獨(dú)占狀態(tài)釋放出來(lái)，釋放后的變量才可以被其他線程鎖定 read:將一個(gè)變量的值從主內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)焦ぷ鲀?nèi)存中，以便隨后的load操作 load:把read操作從主內(nèi)存中得到的變量值放入工作內(nèi)存的變量的副本中 use:把工作內(nèi)存中的一個(gè)變量的值傳給執(zhí)行引擎，每當(dāng)虛擬機(jī)遇到一個(gè)使用到變量的指令時(shí)都會(huì)使用該指令 assign:把一個(gè)從執(zhí)行引擎接收到的值賦給工作內(nèi)存中的變量，每當(dāng)虛擬機(jī)遇到一個(gè)給變量賦值的指令時(shí)，都要使用該操作 store:把工作內(nèi)存中的一個(gè)變量的值傳遞給主內(nèi)存，以便隨后的write操作 write:把store操作從工作內(nèi)存中得到的變量的值寫到主內(nèi)存中的變量
其中，與賦值，取值相關(guān)的包括 read,load,use,assign,store,write
按照這個(gè)規(guī)定，long的讀寫都是原子操作，與我們的實(shí)踐結(jié)果相反，為什會(huì)導(dǎo)致這種問(wèn)題呢？
對(duì)于32位操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單次次操作能處理的最長(zhǎng)長(zhǎng)度為32bit，而long類型8字節(jié)64bit，所以對(duì)long的讀寫都要兩條指令才能完成（即每次讀寫64bit中的32bit）。
如果JVM要保證long和double讀寫的原子性，勢(shì)必要做額外的處理。那么，JVM有對(duì)這一情況進(jìn)行額外處理嗎？另外，JVM 系列面試題和答案全部整理好了，微信搜索互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師，在后臺(tái)發(fā)送：2T，可以在線閱讀。
針對(duì)這一問(wèn)題可以參考Java語(yǔ)言規(guī)范文檔：jls-17 Non-Atomic Treatment of double and long
For the purposes of the Java programming language memory model, a single write to a non-volatile long or double value is treated as two separate writes: one to each 32-bit half. This can result in a situation where a thread sees the first 32 bits of a 64-bit value from one write, and the second 32 bits from another write.
Writes and reads of volatile long and double values are always atomic.
Writes to and reads of references are always atomic, regardless of whether they are implemented as 32-bit or 64-bit values.
Some implementations may find it convenient to divide a single write action on a 64-bit long or double value into two write actions on adjacent 32-bit values. For efficiency's sake, this behavior is implementation-specific; an implementation of the Java Virtual Machine is free to perform writes to long and double values atomically or in two parts.
Implementations of the Java Virtual Machine are encouraged to avoid splitting 64-bit values where possible. Programmers are encouraged to declare shared 64-bit values as volatile or synchronize their programs correctly to avoid possible complications.
從規(guī)定中我們可以知道：
對(duì)于64位的long和double，如果沒(méi)有被volatile修飾，那么對(duì)其操作可以不是原子的。在操作的時(shí)候，可以分成兩步，每次對(duì)32位操作。 如果使用volatile修飾long和double，那么其讀寫都是原子操作 對(duì)于64位的引用地址的讀寫，都是原子操作 在實(shí)現(xiàn)JVM時(shí)，可以自由選擇是否把讀寫long和double作為原子操作 推薦JVM實(shí)現(xiàn)為原子操作
從程序得到的結(jié)果來(lái)看，32位的HotSpot沒(méi)有把long和double的讀寫實(shí)現(xiàn)為原子操作。在讀寫的時(shí)候，分成兩次操作，每次讀寫32位。因?yàn)椴捎昧诉@種策略，所以64位的long和double的讀與寫都不是原子操作。
在硬件，操作系統(tǒng)，JVM都是64位的情況下呢？
64-bit
運(yùn)行正確
運(yùn)行正確
結(jié)果表明，在64bit的虛擬機(jī)下，long的處理是原子性的。
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