Java简单同步问题：为何线程测试未出现预期交错结果？

这是个很常见的多线程入门坑，核心原因是你的测试代码里每个线程只执行了一次操作，竞态条件出现的概率低到几乎可以忽略，所以你看不到非预期的结果。具体拆解下：

• 单次操作的调度特性：虽然c++和c--本质是「读取-修改-写入」三个非原子步骤，但当每个线程只做一次的时候，操作系统的线程调度很难刚好卡在这三个步骤之间切换线程。大部分情况下，线程t1会完整跑完increment()，再轮到t2执行decrement()，或者反过来，最终结果自然是0。
• 隐式同步的干扰：你在run()里加的System.out.println(counter.value())其实自带了隐式同步（System.out的println方法是加了锁的），这反而进一步降低了线程交错的概率，让结果更稳定。

怎么复现竞态条件？ #

要看到非预期的错误结果，你需要让线程重复执行多次操作，比如循环10000次，这样线程调度的交错概率会大大提升。修改后的测试代码如下：

public class TestPara {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter counter = new Counter();
        AdderCounter ac = new AdderCounter(counter);
        SubberCounter sc = new SubberCounter(counter);
        Thread t1 = new Thread(ac);
        Thread t2 = new Thread(sc);
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println("最终结果: " + counter.c);
    }
}

class AdderCounter implements Runnable {
    Counter counter;
    public AdderCounter(Counter counter) {
        this.counter = counter;
    }
    @Override
    public void run() {
        // 循环执行10000次递增
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            counter.increment();
        }
    }
}

class SubberCounter implements Runnable {
    Counter counter;
    public SubberCounter(Counter counter) {
        this.counter = counter;
    }
    @Override
    public void run() {
        // 循环执行10000次递减
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            counter.decrement();
        }
    }
}

class Counter {
    int c = 0;
    public void increment() { c++; }
    public void decrement() { c--; }
    public int value() { return c; }
}

运行这段代码，你会发现最终结果大概率不是0，而是一个随机的负数或正数——这就是竞态条件导致的错误。

怎么解决这个问题？ #

按照Oracle文档的建议，你可以通过两种方式修复：

• 给Counter的方法添加synchronized修饰，保证同一时间只有一个线程能执行这些方法：

class Counter {
    int c = 0;
    public synchronized void increment() { c++; }
    public synchronized void decrement() { c--; }
    public synchronized int value() { return c; }
}

• 使用java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger替代普通int，它本身就是线程安全的原子类，无需手动加锁：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

class Counter {
    AtomicInteger c = new AtomicInteger(0);
    public void increment() { c.incrementAndGet(); }
    public void decrement() { c.decrementAndGet(); }
    public int value() { return c.get(); }
}

修改后再运行测试代码，最终结果就会稳定为0了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kent