synchronized 加锁Integer对象（数据重复）详解

场景描述：多线程输出1到100，对静态Integer对象加锁，synchronized代码块中操作Integer对象，发生线程安全问题（数据重复）

代码：

public class MyRunnableTest implements Runnable {
    public static Integer i = new Integer(0);

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (i) {
                if(i<100){
                    i++;
                    System.out.println(Thread.currentThread()+"i = " + i);
                }else {
                    break;
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnableTest());
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnableTest());
        t1.start();
        t2.start();
    }

}

运行结果：

Thread[Thread-0,5,main]i = 1
Thread[Thread-1,5,main]i = 3
Thread[Thread-1,5,main]i = 4
Thread[Thread-1,5,main]i = 5
Thread[Thread-1,5,main]i = 6
Thread[Thread-0,5,main]i = 5
Thread[Thread-1,5,main]i = 7
Thread[Thread-0,5,main]i = 8
Thread[Thread-1,5,main]i = 9
Thread[Thread-0,5,main]i = 10
Thread[Thread-1,5,main]i = 11
Thread[Thread-0,5,main]i = 12
Thread[Thread-1,5,main]i = 13

　

从运行结果中可以发现发生了线程安全问题，为什么呢？为什么synchronized无效了。

我的排查思路：

1、因为没有进行任何的额外操作，所以首先定位问题在i++处

通过javap分析字节码命令，总结：

可以看出：i++的实际操作为：Integer.valueOf(Integer.intValue(i)+1)

我们在看看Integer中vauleOf的源码：

public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

cache[]数组初始化：　
  cache = new Integer[(high - low) + 1];
  int j = low;
  for(int k = 0; k < cache.length; k++)
  cache[k] = new Integer(j++);

其中low为-128，hight为127。可以了解到，当i的值为-128~127时，是从IntegerCache中取的（可以理解为从缓存中取的），超过部分是new出来的对象。

2、目前我们慢慢开始解开了问题的面纱，每当i发生自增后，所对象改变了，这里我们还需要清楚一下，synchronized在锁对象发生改变时（测试发现，引用类型对象的内在属性变化不会释放锁）会立即释放锁。所以这里就会出现线程安全问题，而且在单核的运行环境下，所有的线程是并发执行而不是并行执行，当我们运行到system.out.println时，锁已经释放了，假如这边t1线程（当前运行的线程，i=1的情况）释放CPU资源，t2执行，这时i等于2（i++之前），当执行到system.out.println时释放cpu资源（此时i=3），t1执行，i此时已经为3了，所以输出3，在释放cpu资源，t2执行，输出3，这时出现了输出重复值的情况。