【高并發(fā)】32位多核CPU并發(fā)讀寫long型數(shù)據(jù)為何會出現(xiàn)詭異問題？看完這篇我懂了！

寫在前面

大冰：小菜童鞋，前幾天講的知識點復(fù)習(xí)了嗎？

小菜：復(fù)習(xí)了，大冰哥，我回去關(guān)注了你的公眾號，收藏和轉(zhuǎn)發(fā)了你的文章，看了好幾遍呢??！

大冰：好的，一定要好好復(fù)習(xí)啊，今天，我們來分析一個詭異的問題：為何在32位多核CPU上執(zhí)行l(wèi)ong型變量的寫操作會出現(xiàn)詭異的Bug問題呢？今天的內(nèi)容很重要，它能夠幫助你更加深刻的理解線程的原子性問題，一定要好好聽！

詭異的問題

我們在32位多核CPU的計算機上以多線程的方式讀寫long類型的共享變量時，線程已經(jīng)將變量成功寫入了內(nèi)存，但是重新讀取出來的數(shù)據(jù)和之前寫入的數(shù)據(jù)不一致，這到底是為什么呢？

原因分析

其實，造成這個問題的根本原因就是線程的原子性問題，而線程的原子性問題最終的“幕后黑手”是線程切換，如果能夠禁用線程切換就能夠解決這個問題了！在操作系統(tǒng)層面來看，操作系統(tǒng)做線程切換需要依賴CPU的中斷機制，所以說，禁止CPU發(fā)生中斷就能夠禁止線程切換。

這種方案在單核CPU上是可行的，但是并不適合多核CPU。

其實，就分析為何在32位多核CPU上執(zhí)行l(wèi)ong型變量的寫操作會出現(xiàn)詭異的Bug問題，我們需要從數(shù)據(jù)類型占用的存儲空間來分析。long型變量是64位的，在32位CPU上執(zhí)行寫操作會被拆分成兩次寫操作（分別是寫高32位和寫低32位）。我們可以用下圖來表示。

32位單核CPU

在32位單核CPU場景下，同一時刻只有一個線程執(zhí)行，禁止CPU中斷，也就是說，在單核CPU上，操作系統(tǒng)不會重新調(diào)度線程，實際上，也就是禁止了線程切換。如果一個線程獲取到CPU資源，就可以一直執(zhí)行下去，直到線程結(jié)束為止。在這個線程中，對于long型變量的兩次寫操作，要么都被執(zhí)行，要么都沒有被執(zhí)行，兩次寫操作具有原子性，不會出現(xiàn)寫入的數(shù)據(jù)和讀取的數(shù)據(jù)不一致的情況。

我們可以簡單的使用下圖來表示32位單核CPU寫long型數(shù)據(jù)這個過程。

由上圖我們可以看出，在32位單核CPU中，禁止了線程切換之后，所有的線程都是串行執(zhí)行的，對于long型變量的兩次寫操作，要么都被執(zhí)行，要么都沒有被執(zhí)行，兩次寫操作具有原子性，不會出現(xiàn)寫入的數(shù)據(jù)和讀取的數(shù)據(jù)不一致的情況。

32位多核CPU

在32位多核CPU場景下，同一時刻，可能有兩個甚至更多的線程在同時執(zhí)行。假設(shè)有兩個線程分別是線程A和線程B，線程A執(zhí)行在CPU-01上，線程B執(zhí)行在CPU-02上，此時，禁用CPU中斷，只能保證在每個CPU上執(zhí)行的線程是連續(xù)的，并不能保證同一時刻只有一個線程執(zhí)行，如果線程A和線程B同時寫long型變量的高32位的話，那么，就有可能出現(xiàn)詭異的Bug問題，也就是說，明明已經(jīng)將變量成功寫入內(nèi)存了，但是重新讀取出來的數(shù)據(jù)卻不是自己寫入的??！

我們可以簡單的使用下圖來表示32位多核CPU并發(fā)寫long型數(shù)據(jù)這個過程。

由上圖我們可以看出，在32位多核CPU中，如果有多個線程同時對long類型的數(shù)據(jù)進行寫操作，即使中斷CPU操作，也只能保證在每個CPU上執(zhí)行的線程是連續(xù)的，并不能保證同一時刻只有一個線程執(zhí)行。如果多個線程同時寫long型變量的高32位的話，那么，就有可能出現(xiàn)詭異的Bug問題。

總結(jié)

long型變量是64位的，在32位CPU上執(zhí)行寫操作，會被拆分成寫高32位和寫低32位兩部分，如果此時有多個線程同時寫long型變量的高32位的話，就有可能出現(xiàn)詭異的Bug問題。

注意：不只是long型變量，在32位多核CPU上并發(fā)寫64位數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，都會出現(xiàn)類似的詭異問題?。。?/strong>