多线程访问AtomicInteger递增计数，结果超预期（21-22）问题排查

问题根源 #

虽然AtomicInteger的get()和incrementAndGet()都是原子操作，但判断条件counter.getCount() < 20与递增操作counter.increment()的组合不是原子性的，这会导致竞态条件：

• 多个线程可能同时读取到当前计数为19（均满足<20的条件）
• 这些线程会依次执行递增操作，最终计数会超过20（比如21或22）

举个具体场景：线程A读取到19，准备执行递增；此时线程B也读取到19，同样进入循环。线程A执行后计数变为20，线程B继续执行递增，计数就变成了21。如果有更多线程同时触发这个情况，数值会更高。

解决方案 #

要解决这个问题，必须把判断+递增的逻辑变成原子操作，以下是两种可行方案：

方案1：使用CAS（Compare-And-Set）原子操作 #

利用AtomicInteger的compareAndSet方法，将判断和更新合并为一个原子步骤。修改Counter类，增加一个原子递增的方法：

class Counter {
    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);

    // 仅当当前值小于max时，才执行递增
    public boolean incrementIfLessThan(int max) {
        int current;
        do {
            current = atomicInteger.get();
            if (current >= max) {
                return false; // 已达到最大值，无需递增
            }
        // 尝试CAS更新：如果当前值还是current，就改为current+1
        } while (!atomicInteger.compareAndSet(current, current + 1));
        return true;
    }

    public int getCount() {
        return atomicInteger.get();
    }
}

然后修改线程中的循环逻辑：

while (counter.incrementIfLessThan(20)) {
    // 空循环，直到无法再递增
}

这种方式完全基于原子类的特性，无需显式加锁，性能更优。

方案2：使用同步块保证原子性 #

通过synchronized关键字，将判断和递增的逻辑包裹在同一个同步块中，确保同一时间只有一个线程能执行这段代码：

class Counter {
    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);

    public synchronized void incrementUntil(int max) {
        while (atomicInteger.get() < max) {
            atomicInteger.incrementAndGet();
        }
    }

    public int getCount() {
        return atomicInteger.get();
    }
}

线程中直接调用该方法即可：

counter.incrementUntil(20);

这种方式实现简单，适合对性能要求不高的场景。

原代码的其他小问题 #

1. Threads类的main方法返回类型应为void（Java标准main方法要求），而非int
2. 最后返回语句中的变量名错误：count.getCount()应改为counter.getCount()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Isat