Scala中synchronized与volatile未按预期工作？求原因解析

我尝试验证synchronized是否能正确锁定资源，写出了如下Scala代码：

object ThreadsExample extends App {
  private class BankAccount(private var balance:Int = 0) {
    def getAmount:Int = this.balance
    def deposit(amount:Int):Unit = this.synchronized {this.balance += amount}
    def withdraw(amount:Int):Unit = this.synchronized{this.balance -= amount}
  }

  private val newAccount: BankAccount = new BankAccount(2000)

  for(_ <- 1 to 1000) {
    new Thread(() => newAccount.deposit(1)).start()
  }

  for (_ <- 1 to 1000) {
    new Thread(() => newAccount.withdraw(1)).start()
  }

  println(newAccount.getAmount)
}

但实际运行结果出乎意料：90%的情况输出2001，10%的情况输出2000。明明已经用了this.synchronized，为什么会出现这种情况？

另外我还尝试给balance加上@volatile注解：

private class BankAccount(@volatile private var balance:Int = 0)

但依旧没有效果。

• 根本原因：主线程未等待子线程执行完毕
  你代码里的主线程（App对应的线程）在启动2000个子线程后，没有做任何等待就直接执行println输出余额。此时大部分子线程可能还没完成deposit或withdraw操作，导致读取到的是中间状态的余额。比如主线程先执行输出时，可能还有几个deposit线程已执行完，但对应的withdraw线程还没运行，最终导致余额偏离预期的2000。

• 为什么synchronized和volatile没用？

  • synchronized已经正确保证了deposit和withdraw操作的原子性，不会出现多线程同时修改balance导致的数值错乱，但它管不了主线程和子线程的执行顺序。
  • @volatile主要保证变量的可见性，让线程能立刻读取到变量的最新值，但同样解决不了主线程提前执行输出的问题。

• 修复方案：等待所有子线程执行完成
  把所有创建的子线程保存到集合中，调用join()方法等待它们全部执行完毕后，再输出余额。修改后的代码示例：

object ThreadsExample extends App {
  private class BankAccount(private var balance:Int = 0) {
    def getAmount:Int = this.synchronized { this.balance } // 给get加锁，保证读取最新值
    def deposit(amount:Int):Unit = this.synchronized {this.balance += amount}
    def withdraw(amount:Int):Unit = this.synchronized{this.balance -= amount}
  }

  private val newAccount: BankAccount = new BankAccount(2000)

  // 保存所有存款、取款线程
  val depositThreads = (1 to 1000).map(_ => new Thread(() => newAccount.deposit(1)))
  val withdrawThreads = (1 to 1000).map(_ => new Thread(() => newAccount.withdraw(1)))

  // 启动所有线程
  depositThreads.foreach(_.start())
  withdrawThreads.foreach(_.start())

  // 等待所有线程执行完毕
  depositThreads.foreach(_.join())
  withdrawThreads.foreach(_.join())

  println(newAccount.getAmount)
}

额外建议给getAmount方法也加上synchronized，确保读取余额时能获取到同步后的最新值，避免可见性问题导致的旧值读取。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Shivam Sahil