Чи id = 1 - id атомний?

Зі сторінки 291 іспитів із практики програмістів OCP Java SE 6, питання 25:

public class Stone implements Runnable {
    static int id = 1;

    public void run() {
        id = 1 - id;
        if (id == 0) 
            pick(); 
        else 
            release();
    }

    private static synchronized void pick() {
        System.out.print("P ");
        System.out.print("Q ");
    }

    private synchronized void release() {
        System.out.print("R ");
        System.out.print("S ");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Stone st = new Stone();
        new Thread(st).start();
        new Thread(st).start();
    }
}

Одна з відповідей:

Вихід може бути P Q P Q

Я позначив цю відповідь як правильну. Мої міркування:

1. Ми починаємо дві нитки.
2. Перший входить run().
3. Відповідно до JLS 15.26.1 , це спочатку оцінює 1 - id. Результат є 0. Він зберігається в стеку нитки. Ми ось-ось збережемо це 0в статичному id, але ...
4. Бум, планувальник вибирає другий потік для запуску.
5. Отже, входить друга нитка run(). Статичний idнерухомий 1, тому він виконує метод pick(). P Qдрукується.
6. Планувальник вибирає перший потік для запуску. Він бере 0з його стека і зберігає до статичного id. Отже, перший потік також виконується pick()і друкується P Q.

Однак у книзі написано, що ця відповідь неправильна:

Це неправильно, оскільки рядок id = 1 - idміняє значення idміж 0і 1. Немає шансів, щоб один і той же метод був виконаний двічі.

Я не згоден. Я думаю, що є певний шанс для сценарію, який я представив вище. Такий своп не є атомним. Я помиляюся?

Я помиляюся?

Ні, ви абсолютно праві - як і ваш приклад часової шкали.

Окрім того, що він не є атомним, не гарантується, що запис у idбуде взятий іншим потоком у будь-якому випадку, враховуючи те, що немає синхронізації та поле не мінливе.

Дещо бентежить, якщо довідковий матеріал, подібний до цього, є неправильним :(

На мою думку, відповідь на практичних іспитах є правильною. У цьому коді ви виконуєте два потоки, які мають доступ до одного і того ж статичного змінного id. Статичні змінні зберігаються в купі в Java, а не в стеку. Порядок виконання запуску непередбачуваний.

Однак для того, щоб змінити значення id кожного потоку:

1. робить локальну копію значення, що зберігається в адресі пам'яті ідентифікатора, до реєстру ЦП;
2. виконує операцію 1 - id. Строго кажучи, тут виконують дві операції (-id and +1);
3. переміщує результат назад до місця пам'яті idна купі.

Це означає, що хоча значення id може бути змінено одночасно будь-яким із двох потоків, змінюються лише початкове та кінцеве значення. Проміжні значення не будуть змінюватися одне одним.

Крім того, аналіз коду може показати, що в будь-який момент часу ідентифікатор може бути лише 0 або 1.

Доказ:

• Початкове значення id = 1; Один потік змінить його на 0 ( id = 1 - id). А інший потік поверне його до 1.

• Початкове значення id = 0; Один потік змінить його на 1 ( id = 1 - id). А інший потік поверне його до 0.

Отже, стан значення id є дискретним або 0, або 1.

Кінець доказу.

Цей код може мати дві можливості:

• Можливість 1. Перший потік отримує перший доступ до змінної id. Тоді значення id ( id = 1 - idзмінюється на 0. Після цього pick ()буде виконуватися лише метод , друк P Q. Потік два, буде оцінювати id на той момент id = 0; метод release()буде виконаний друком R S. В результаті P Q R Sбуде надруковано.

• Можливість 2. Спочатку потоком два доступу до змінної id. Тоді значення id ( id = 1 - idзмінюється на 0. Після цього pick ()буде виконуватися лише метод , друк P Q. Потік один, буде оцінювати id в той час id = 0; метод release()буде виконаний друком R S. В результаті P Q R Sбуде надруковано.

Інших можливостей немає. Однак слід зазначити, що варіанти, P Q R Sтакі як P R Q Sабо R P Q Sтощо, можуть бути надруковані через pick()статичний метод і, отже, спільно використовуються між двома потоками. Це призводить до одночасного виконання цього методу, що може призвести до друку літер в іншому порядку залежно від вашої платформи.

Однак у будь-якому випадку ніколи метод pick()ні release ()виконується двічі, оскільки вони взаємовиключні . Тому P Q P Qне буде результатом.