java原子性操作

1. long和double類型操作的非原子性探究

深入Java虛擬機中提到，對於小於等於32位的基本類型如int，其操作是原子性的。然而，對於long和double類型，某些32位的Java虛擬機並未提供原子性操作，這可能導致錯誤數據的產生。相反，64位的Java虛擬機對long和double變數的處理是原子的。

在32位的Java虛擬機中，long和double變數被視為兩個32位的原子值，而非一個64位的原子值。這意味著在將long類型值保存至內存時，可能存在兩次32位的寫操作。若兩個競爭線程分別嘗試寫入不同的值至內存，則可能形成錯誤的內存值。當多個線程操作同一個變數時，流程大致分為幾個步驟。

例如，若執行順序為(1)(4)(3)(2)，則內存中的值將由線程1的高32位和線程2的低32位組成，從而形成一個錯誤的組合值。

在實際測試中，發現程序在while循環時陷入死循環，這表明所使用的JVM為64位。在64位JVM中，double和long的賦值操作是原子的。然而，當使用32位JVM時，程序能跳出循環，表明賦值過程被拆分，無法保證原子性。

為了解決這一問題，可以查閱Oracle Java Spec文檔。文檔中提到，某些Java實現可能將64位long或double值的寫操作劃分為兩次相鄰的32位值寫操作，以追求更高的效率。然而，這一行為是實現可以自行決定的，Java虛擬機可以自行決定是否原子性地對待long和double值的寫操作。考慮到內存模型的目的，將非volatile的long或double值的單次寫操作視為兩次分開的寫操作（每次32位），可能會導致某個線程只讀取到一次寫操作中的前32位，而另一部分寫操作的後32位則未被讀取。對於volatile的long和double值的讀寫操作總是原子的，且對於引用的操作，不論其實現採用32位還是64位，總能保持原子性。

值得注意的是，volatile只能保證可見性，而非原子性。但是，通過將long和double變數聲明為volatile，可以確保其操作的原子性。因此，鼓勵虛擬機實現者避免將64位值的寫操作拆分為兩次，同時建議編碼人員將共享的64位值聲明為volatile，或者正確同步程序以避免可能的並發問題。