多線程共享 Integer 變量陷阱與正確解法

問題場景

三線程輪流打印 A、B、C 共 10 次。初始嘗試用共享 Integer gData = 0 配合 synchronized(gData) 協調，結果僅打印 A。

根因分析

Integer 為不可變類，內部 final int value。每次 gData++ 實際是：

gData = Integer.valueOf(gData.intValue() + 1); // 新建 Integer 物件

線程 A 更新後持有新物件引用，線程 B/C 仍持有舊物件（值仍為 0），導致條件 gData % 3 == n 永不滿足。

驗證：在迴圈中打印 gData 可見 B/C 線程讀到的值未變。

解法一：AtomicInteger（推薦）

AtomicInteger gData = new AtomicInteger(0);
// 線程中
synchronized (gData) {
    if (gData.get() % 3 == n) {
        System.out.print(info + " ");
        gData.incrementAndGet(); // 原子更新
        i++;
    }
}

AtomicInteger 內部用 CAS 保證原子性，物件引用不變，所有線程見到同一物件的最新值。

解法二：wait/notify 經典協作模式

Object A = new Object(), B = new Object(), C = new Object();
new MyThread(C, A, "A").start(); // prev=C, curr=A
new MyThread(A, B, "B").start();
new MyThread(B, C, "C").start();

class MyThread extends Thread {
    private final Object prev, curr;
    private final String info;
    public MyThread(Object prev, Object curr, String info) { ... }
    public void run() {
        for (int i = 10; i > 0; i--) {
            synchronized (prev) {
                synchronized (curr) {
                    System.out.print(info + " ");
                    curr.notify(); // 喚醒下一個
                }
                prev.wait(); // 等待上一個喚醒
            }
        }
    }
}

三把鎖環狀傳遞，嚴格保證執行順序。需注意啟動順序與微小 sleep 確保進入 wait 狀態。

核心教訓

• 不可變物件不可作同步鎖：更新會產生新物件，破壞共享鎖語義
• 共享可變狀態請用線程安全容器（Atomic*、ConcurrentHashMap）或同步器（CountDownLatch、Semaphore）
• 經典 wait/notify 雖基礎，但能精準控制線程協作順序