Как битность примитивов влияет на многопоточность в Java

Что проверяют

Знаете ли вы модель памяти Java настолько, чтобы отличать атомарность записи от атомарности операции. Ключевой момент здесь один: 64-битные long и double. Следом обычно спрашивают, почему volatile не спасает counter++.

Как отвечать

• чтение и запись: по спецификации (JLS, раздел 17.7) чтение и запись int, short, byte, char, boolean, float и ссылок атомарны. Запись в не-volatile поле long или double JVM вправе выполнить как две 32-битные половины, и другой поток может прочитать значение, склеенное из двух разных записей (word tearing). Модификатор volatile делает чтение и запись long и double атомарными;
• 64-битные устройства: на 64-битных JVM и ART такие записи на практике атомарны, но спецификация этого не гарантирует. Корректный код опирается на модель памяти, а не на процессор;
• атомарность операции: count++ это чтение, сложение и запись, и никакая битность этого не меняет. Нужны AtomicInteger, AtomicLong, LongAdder для счётчиков под высокой конкуренцией или синхронизация;
• видимость: volatile задаёт отношение happens-before между записью и последующим чтением, без него поток может долго не видеть изменения. В Kotlin то же самое делает @Volatile;
• соседние поля: запись в byte не затирает соседний byte, это тоже гарантия спецификации. Но поля, которые разные потоки активно пишут и которые лежат в одной строке кеша (обычно 64 байта), дают false sharing и падение производительности без ошибок в логике.

В Android это всплывает, когда long-таймстемп или счётчик пишет фоновый поток, а читает главный.

Где спотыкаются

Говорят, что операции с int атомарны, имея в виду инкремент. Атомарны только отдельные чтение и запись.

Объясняют volatile как «читать из основной памяти». Правильнее говорить про happens-before и запрет переупорядочивания и помнить, что составные действия он не защищает.

Утверждают, что на 64-битном телефоне проблемы нет, поэтому volatile у long не нужен. Гарантии атомарности спецификация не даёт, а без volatile нет и видимости.